79
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN PADA HULU BENDUNG DAN PENGGUNAAN KOLAM OLAK TIPE SOLID ROLLER BUCKET TERHADAP LONCAT AIR DAN GERUSAN SETEMPAT (Effect of Inclination Variation At Upstream Dam and Usage of Stilling Basin Solid Roller Bucket Type To Hydraulic Jump and Local Scouring) SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Disusun Oleh : JATI IRAWAN NIM : I 1107057 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN PADA HULU BENDUNG DAN

PENGGUNAAN KOLAM OLAK TIPE SOLID ROLLER BUCKET

TERHADAP LONCAT AIR DAN GERUSAN SETEMPAT

(Effect of Inclination Variation At Upstream Dam and Usage of Stilling Basin

Solid Roller Bucket Type To Hydraulic Jump and Local Scouring)

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Disusun Oleh

JATI IRAWAN NIM I 1107057

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

v

ABSTRAK

Jati Irawan 2011 Pengaruh Variasi Kemiringan Pada Hulu Bendung dan Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan Gerusan Setempat Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Bendung merupakan bangunan air yang berfungsi meninggikan muka air sungai di beberapa tempat hulu bendung sering dibuat miring dengan variasi 31 32 dan 33 Akibat didirikanya bendung terjadi loncat hidrolis yaitu perubahan aliran subkritis menjadi superkritis dan kembali lagi menjadi subkritis proses ini mengakibatkan gerusan lokal di hilir bendung Untuk mengurangi gerusan tersebut di bagian hilir bendung ditambah bangunan peredam energi atau kolam olak

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kemiringan hulu bendung dengan kolam olak solid roller bucket terhadap bentuk gerusan dan kedalaman air di hilir bendung Penelitian dilakukan di Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Penelitian ini menggunakan flume dengan ukuran 8 x 25 x 500 cm bendung tipe ogee dan kolam olak Sedimen yang digunakan pasir yang berukuran 118 mm

Dari hasil penelitian dapat diketahui beberapa kesimpulan Pertama kedalaman air saat awal loncat hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi spesifik saat awal loncat hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Kemudian pada saat kedalaman kritis terjadi energi spesifik minimum Kedua semakin besar debit yang dialirkan pada saluran semakin besar pula kedalaman gerusan lokal Ketiga saat terjadi peristiwa loncat hidrolis dengan bertambahnya kedalaman air dan menurunnya kecepatan kondisi aliran berangsur-angsur berubah dari superkritis menjadi subkritis Kesimpulan yang terakhir dengan debit yang sama bentuk gerusan yang terjadi pada masing-masing variasi kemiringan relatif sama

Kata kunci bendung kolam olak loncat hidrolis gerusan lokal

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

vi

ABSTRACT

Jati Irawan 2011 Effect of Inclination Variation At Upstream Dam and Usage of Stilling Basin Solid Roller Bucket Type To Hydraulic Jump and Local Scouring Final Project of Civil Engineering Departement of Faculty Engineering of Sebelas Maret University

Dam is the water building functioning to elevate the river water surface in several places the dam upstream is frequently made obliquely with 31 32 and 33 variations As a result of dam building hydraulic jump occurs namely the change of sub-critical flow into super-critical one and into sub-critical one anymore this process results in local scouring in the dam downstream In order to reduce such the abrasion the energy dissipator building is added to the dam downstream or stilling basin

The objective of research is to find out the effect of dam upstream slope with solid roller bucket type of stilling basin on the water abrasion and depth in dam downstream This research was taken place in Hydraulic Laboratory of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of UNS This study used flume with 8 x 25 x 500 cm dimensions ogee type of dam and stilling basin The sediment used is 118 mm in size

From the result of research several conclusions can be drawn Firstly water depth during initial hydraulic jump is lower than that after the jump but specific energy during initial hydraulic jump is larger than that after the jump Then in critical depth the minimum specific energy occurs Secondly the higher the debit flowed to the channel the deeper the local abrasion depth is Thirdly during hydraulic jump event with the increased water depth and decreased speed the condition of flow changes gradually from super-critical to sub-critical The final conclusion is that with the same debit the form of abrasion occurring in individual slope variations relatively the same

Keywords dam stilling basin hydraulic jump local scouring

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

viii

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PERSETUJUAN ii

HALAMAN PENGESAHAN iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv

ABSTRAK v

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xvi

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Batasan Masalah 2

14 Tujuan Penelitian 3

15 Manfaat Penelitian 4

BAB 2 LANDASAN TEORI 5

21 Tinjauan Pustaka 5

22 Landasan Teori 9

221 Aliran Air Pada Bendung 9

222 Debit Aliran 11

223 Bilangan Froude 12

224 Mercu Pelimpah 13

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket 16

226 Loncat Air 18

227 Energi Spesifik 21

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

ix

228 Gerusan Lokal 23

229 Program Surfer 80 24

BAB 3 METODE PENELITIAN 26

31 Umum 26

32 Lokasi Penelitian 26

33 Peralatan dan Bahan 26

34 Tahap Penelitian 32

341 Tahap Persiapan Sedimen 32

342 Tahap Persiapan Alat 32

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian 33

344 Tahap Pengambilan Data 33

345 Tahap Pengolahan Data 34

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi dengan

Software Surfer 80

34

346 Tahap Pembahasan 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 42

41 Analisis Sedimen 42

42 Hasil Pengujian (Running Model) 42

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah 42

422 Data Pengujian Gerusan 44

43 Pengolahan Data 52

44 Pembahasan Data 63

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik

dari Loncat Hidrolis

63

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal

Gerusan (Z maks) dengan Kemiringan Pada Hulu

Bendung

66

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan

Froude (Fr)

68

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

x

434 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada

Hulu Bendung Terhadap Panjang Maksimal

Gerusan Yang Terjadi (X maks)

70

BAB 5 KESIMPULAN

51 Kesimpulan 72

52 Saran 72

DAFTAR PUSTAKA 74

LAMPIRAN

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 2: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

v

ABSTRAK

Jati Irawan 2011 Pengaruh Variasi Kemiringan Pada Hulu Bendung dan Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan Gerusan Setempat Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Bendung merupakan bangunan air yang berfungsi meninggikan muka air sungai di beberapa tempat hulu bendung sering dibuat miring dengan variasi 31 32 dan 33 Akibat didirikanya bendung terjadi loncat hidrolis yaitu perubahan aliran subkritis menjadi superkritis dan kembali lagi menjadi subkritis proses ini mengakibatkan gerusan lokal di hilir bendung Untuk mengurangi gerusan tersebut di bagian hilir bendung ditambah bangunan peredam energi atau kolam olak

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kemiringan hulu bendung dengan kolam olak solid roller bucket terhadap bentuk gerusan dan kedalaman air di hilir bendung Penelitian dilakukan di Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Penelitian ini menggunakan flume dengan ukuran 8 x 25 x 500 cm bendung tipe ogee dan kolam olak Sedimen yang digunakan pasir yang berukuran 118 mm

Dari hasil penelitian dapat diketahui beberapa kesimpulan Pertama kedalaman air saat awal loncat hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi spesifik saat awal loncat hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Kemudian pada saat kedalaman kritis terjadi energi spesifik minimum Kedua semakin besar debit yang dialirkan pada saluran semakin besar pula kedalaman gerusan lokal Ketiga saat terjadi peristiwa loncat hidrolis dengan bertambahnya kedalaman air dan menurunnya kecepatan kondisi aliran berangsur-angsur berubah dari superkritis menjadi subkritis Kesimpulan yang terakhir dengan debit yang sama bentuk gerusan yang terjadi pada masing-masing variasi kemiringan relatif sama

Kata kunci bendung kolam olak loncat hidrolis gerusan lokal

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

vi

ABSTRACT

Jati Irawan 2011 Effect of Inclination Variation At Upstream Dam and Usage of Stilling Basin Solid Roller Bucket Type To Hydraulic Jump and Local Scouring Final Project of Civil Engineering Departement of Faculty Engineering of Sebelas Maret University

Dam is the water building functioning to elevate the river water surface in several places the dam upstream is frequently made obliquely with 31 32 and 33 variations As a result of dam building hydraulic jump occurs namely the change of sub-critical flow into super-critical one and into sub-critical one anymore this process results in local scouring in the dam downstream In order to reduce such the abrasion the energy dissipator building is added to the dam downstream or stilling basin

The objective of research is to find out the effect of dam upstream slope with solid roller bucket type of stilling basin on the water abrasion and depth in dam downstream This research was taken place in Hydraulic Laboratory of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of UNS This study used flume with 8 x 25 x 500 cm dimensions ogee type of dam and stilling basin The sediment used is 118 mm in size

From the result of research several conclusions can be drawn Firstly water depth during initial hydraulic jump is lower than that after the jump but specific energy during initial hydraulic jump is larger than that after the jump Then in critical depth the minimum specific energy occurs Secondly the higher the debit flowed to the channel the deeper the local abrasion depth is Thirdly during hydraulic jump event with the increased water depth and decreased speed the condition of flow changes gradually from super-critical to sub-critical The final conclusion is that with the same debit the form of abrasion occurring in individual slope variations relatively the same

Keywords dam stilling basin hydraulic jump local scouring

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

viii

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PERSETUJUAN ii

HALAMAN PENGESAHAN iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv

ABSTRAK v

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xvi

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Batasan Masalah 2

14 Tujuan Penelitian 3

15 Manfaat Penelitian 4

BAB 2 LANDASAN TEORI 5

21 Tinjauan Pustaka 5

22 Landasan Teori 9

221 Aliran Air Pada Bendung 9

222 Debit Aliran 11

223 Bilangan Froude 12

224 Mercu Pelimpah 13

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket 16

226 Loncat Air 18

227 Energi Spesifik 21

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

ix

228 Gerusan Lokal 23

229 Program Surfer 80 24

BAB 3 METODE PENELITIAN 26

31 Umum 26

32 Lokasi Penelitian 26

33 Peralatan dan Bahan 26

34 Tahap Penelitian 32

341 Tahap Persiapan Sedimen 32

342 Tahap Persiapan Alat 32

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian 33

344 Tahap Pengambilan Data 33

345 Tahap Pengolahan Data 34

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi dengan

Software Surfer 80

34

346 Tahap Pembahasan 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 42

41 Analisis Sedimen 42

42 Hasil Pengujian (Running Model) 42

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah 42

422 Data Pengujian Gerusan 44

43 Pengolahan Data 52

44 Pembahasan Data 63

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik

dari Loncat Hidrolis

63

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal

Gerusan (Z maks) dengan Kemiringan Pada Hulu

Bendung

66

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan

Froude (Fr)

68

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

x

434 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada

Hulu Bendung Terhadap Panjang Maksimal

Gerusan Yang Terjadi (X maks)

70

BAB 5 KESIMPULAN

51 Kesimpulan 72

52 Saran 72

DAFTAR PUSTAKA 74

LAMPIRAN

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 3: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

vi

ABSTRACT

Jati Irawan 2011 Effect of Inclination Variation At Upstream Dam and Usage of Stilling Basin Solid Roller Bucket Type To Hydraulic Jump and Local Scouring Final Project of Civil Engineering Departement of Faculty Engineering of Sebelas Maret University

Dam is the water building functioning to elevate the river water surface in several places the dam upstream is frequently made obliquely with 31 32 and 33 variations As a result of dam building hydraulic jump occurs namely the change of sub-critical flow into super-critical one and into sub-critical one anymore this process results in local scouring in the dam downstream In order to reduce such the abrasion the energy dissipator building is added to the dam downstream or stilling basin

The objective of research is to find out the effect of dam upstream slope with solid roller bucket type of stilling basin on the water abrasion and depth in dam downstream This research was taken place in Hydraulic Laboratory of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of UNS This study used flume with 8 x 25 x 500 cm dimensions ogee type of dam and stilling basin The sediment used is 118 mm in size

From the result of research several conclusions can be drawn Firstly water depth during initial hydraulic jump is lower than that after the jump but specific energy during initial hydraulic jump is larger than that after the jump Then in critical depth the minimum specific energy occurs Secondly the higher the debit flowed to the channel the deeper the local abrasion depth is Thirdly during hydraulic jump event with the increased water depth and decreased speed the condition of flow changes gradually from super-critical to sub-critical The final conclusion is that with the same debit the form of abrasion occurring in individual slope variations relatively the same

Keywords dam stilling basin hydraulic jump local scouring

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

viii

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PERSETUJUAN ii

HALAMAN PENGESAHAN iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv

ABSTRAK v

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xvi

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Batasan Masalah 2

14 Tujuan Penelitian 3

15 Manfaat Penelitian 4

BAB 2 LANDASAN TEORI 5

21 Tinjauan Pustaka 5

22 Landasan Teori 9

221 Aliran Air Pada Bendung 9

222 Debit Aliran 11

223 Bilangan Froude 12

224 Mercu Pelimpah 13

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket 16

226 Loncat Air 18

227 Energi Spesifik 21

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

ix

228 Gerusan Lokal 23

229 Program Surfer 80 24

BAB 3 METODE PENELITIAN 26

31 Umum 26

32 Lokasi Penelitian 26

33 Peralatan dan Bahan 26

34 Tahap Penelitian 32

341 Tahap Persiapan Sedimen 32

342 Tahap Persiapan Alat 32

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian 33

344 Tahap Pengambilan Data 33

345 Tahap Pengolahan Data 34

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi dengan

Software Surfer 80

34

346 Tahap Pembahasan 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 42

41 Analisis Sedimen 42

42 Hasil Pengujian (Running Model) 42

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah 42

422 Data Pengujian Gerusan 44

43 Pengolahan Data 52

44 Pembahasan Data 63

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik

dari Loncat Hidrolis

63

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal

Gerusan (Z maks) dengan Kemiringan Pada Hulu

Bendung

66

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan

Froude (Fr)

68

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

x

434 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada

Hulu Bendung Terhadap Panjang Maksimal

Gerusan Yang Terjadi (X maks)

70

BAB 5 KESIMPULAN

51 Kesimpulan 72

52 Saran 72

DAFTAR PUSTAKA 74

LAMPIRAN

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 4: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

viii

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PERSETUJUAN ii

HALAMAN PENGESAHAN iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN iv

ABSTRAK v

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL xvi

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

11 Latar Belakang 1

12 Rumusan Masalah 2

13 Batasan Masalah 2

14 Tujuan Penelitian 3

15 Manfaat Penelitian 4

BAB 2 LANDASAN TEORI 5

21 Tinjauan Pustaka 5

22 Landasan Teori 9

221 Aliran Air Pada Bendung 9

222 Debit Aliran 11

223 Bilangan Froude 12

224 Mercu Pelimpah 13

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket 16

226 Loncat Air 18

227 Energi Spesifik 21

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

ix

228 Gerusan Lokal 23

229 Program Surfer 80 24

BAB 3 METODE PENELITIAN 26

31 Umum 26

32 Lokasi Penelitian 26

33 Peralatan dan Bahan 26

34 Tahap Penelitian 32

341 Tahap Persiapan Sedimen 32

342 Tahap Persiapan Alat 32

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian 33

344 Tahap Pengambilan Data 33

345 Tahap Pengolahan Data 34

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi dengan

Software Surfer 80

34

346 Tahap Pembahasan 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 42

41 Analisis Sedimen 42

42 Hasil Pengujian (Running Model) 42

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah 42

422 Data Pengujian Gerusan 44

43 Pengolahan Data 52

44 Pembahasan Data 63

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik

dari Loncat Hidrolis

63

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal

Gerusan (Z maks) dengan Kemiringan Pada Hulu

Bendung

66

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan

Froude (Fr)

68

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

x

434 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada

Hulu Bendung Terhadap Panjang Maksimal

Gerusan Yang Terjadi (X maks)

70

BAB 5 KESIMPULAN

51 Kesimpulan 72

52 Saran 72

DAFTAR PUSTAKA 74

LAMPIRAN

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 5: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

ix

228 Gerusan Lokal 23

229 Program Surfer 80 24

BAB 3 METODE PENELITIAN 26

31 Umum 26

32 Lokasi Penelitian 26

33 Peralatan dan Bahan 26

34 Tahap Penelitian 32

341 Tahap Persiapan Sedimen 32

342 Tahap Persiapan Alat 32

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian 33

344 Tahap Pengambilan Data 33

345 Tahap Pengolahan Data 34

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi dengan

Software Surfer 80

34

346 Tahap Pembahasan 39

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 42

41 Analisis Sedimen 42

42 Hasil Pengujian (Running Model) 42

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah 42

422 Data Pengujian Gerusan 44

43 Pengolahan Data 52

44 Pembahasan Data 63

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik

dari Loncat Hidrolis

63

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal

Gerusan (Z maks) dengan Kemiringan Pada Hulu

Bendung

66

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan

Froude (Fr)

68

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

x

434 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada

Hulu Bendung Terhadap Panjang Maksimal

Gerusan Yang Terjadi (X maks)

70

BAB 5 KESIMPULAN

51 Kesimpulan 72

52 Saran 72

DAFTAR PUSTAKA 74

LAMPIRAN

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 6: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

x

434 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada

Hulu Bendung Terhadap Panjang Maksimal

Gerusan Yang Terjadi (X maks)

70

BAB 5 KESIMPULAN

51 Kesimpulan 72

52 Saran 72

DAFTAR PUSTAKA 74

LAMPIRAN

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 7: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG MASALAH

Air merupakan kebutuhan yang harus terpenuhi untuk kelangsungan hidup bagi

semua makhluk baik manusia hewan dan tumbuhan Seiring berkembangnya

zaman dan teknologi pemanfaatan air semakin meningkat mulai dari Pembangkit

Listrik Tenaga Air (PLTA) industri dan irigasi untuk menunjang dan

memudahkan itu semua dibuat bangunan air seperti waduk pintu air saluran

irigasi atau drainase dan bendung

Bendung merupakan bangunan air yang terletak di sungai dan posissinya

melintang bertujuan untuk meninggikan muka air yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk irigasi Selain itu bendung juga berfungsi sebagai pengendali

sedimen dan mengatur pola aliran debit agar biota didalam air sungai tetap terjaga

Bendung terdiri dari beberapa bagian seperti mercu pelimpah tubuh bendung

pondasi dan kolam olak atau apron Peninggian muka air karena adanya

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari super kritis ke subkritis

maka akan terjadi suatu loncatan hidrolis air yang disebut Hidraulic Jump Tinggi

loncatan hidrolis tergantung pada kecepatan dan banyaknya air yang mengalir

Loncatan hidrolis terjadi di daerah antara hulu sampai dengan hilir bangunan air

Loncatan hidrolis ini menyebabkan turbulensi yang melepaskan energi cukup

besar Turbulensi ini merupakan olakan air yang membawa aliran berbalik arah

vertikal sehingga mampu membawa material-material dasar saluran di hilir

bangunan Jika debit air besar dan selisih permukaan di hulu dengan di hilir

tinggi maka turbulensi yang terbentuk sangat besar dan mampu membawa

material sedimen lebih banyak sehingga muncul gerusan lokal (local scouring) di

dasar hilir pelimpah Bila gerusan ini besar maka akan berbahaya bagi bangunan

air di atasnya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 8: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

Untuk mengatasi masalah tersebut digunakan bangunan peredam energi di hilir

bendung atau kolam olak Penelitian ini menggunakan kolam olak tipe solid roller

bucket yang bentuknya setengah lingkaran dan bendung tipe ogee dengan variasi

kemiringan 31 32 dan 33 Berdasarkan uraian di atas penelitian ini mencoba

untuk melihat sejauh mana pengaruh variasi kemiringan hulu bendung dengan

penggunaan kolam olak solid roller bucket terhadap loncatan hidrolis dan

karakteristik gerusan

12 Rumusan Masalah

Masalah yang dapat dirumuskan dari penelitian ini adalah

1 Bagaimana hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncat hidrolis pada berbagai variasi kemiringan bagian hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak solid roller bucket

2 Bagaimana Hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen dengan

penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak tipe solid

roller bucket

3 Bagaimana hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncat

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olakan tipe solid roller bucket

4 Bagaimana bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan hulu

pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

13 Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup penelitian ini maka diperlukan batasan-batasan

masalah sebagai berikut

1 Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret dengan

menggunakan alat saluranflume dari bahan flexy glass berukuran 8 cm x

25cm x 500cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 9: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

2 Percobaan hanya menggunakan lima macam variasi debit yang akan dialirkan

ke saluranflume debit yang digunakan adalah 03 x 10-3 m3s 0429 x 10-3

m3s 0536 x 10-3 m3s 0750 x 10-3 m3s dan 0938 x 10-3 m3s

3 Kemiringan dasar saluran 1

4 Percobaan hanya menggunakan tiga macam variasi kemiringan tubuh

bendung yaitu 31 32 dan 33

5 Kekasaran saluran tidak ditinjau

6 Tanah dasar untuk mengukur gerusan yang terjadi pada percobaan ini

menggunakan butiran tanah dengan diameter 118 mm

7 Pengamatan dilakukan setelah aliran stabil

8 Pengamatan dilakukan selama 5 menit per variasi kemiringan tubuh bendung

9 Software pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah Surfer 80

14 Tujuan Penelitian

Tujuan dari percobaan penelitian ini adalah untuk

1 Mengetahui hubungan antara kedalaman air di hilir pelimpah dengan energi

spesifik akibat loncatan hidrolis pada pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak solid roller bucket

2 Mengetahui hubungan debit dan kedalaman maksimal gerusan sedimen

dengan penggunaan variasi kemiringan pada hulu bendung dan kolam olak

tipe solid roller bucket

3 Mengetahui hubungan debit terhadap bilangan froude saat terjadinya loncatan

hidrolis akibat variasi kemiringan hulu pelimpah ogee dengan penggunaan

kolam olak tipe solid roller bucket

4 Mengetahui bentuk gerusan yang terjadi di hilir akibat variasi kemiringan

hulu pelimpah ogee dengan penggunaan kolam olak tipe solid roller bucket

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 10: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

15 Manfaat Penelitian

Manfaat dari percobaan penelitian ini diharapkan untuk

1 Memberikan masukan dan ide yang dapat dikembangkan secara lebih lanjut

kepada praktisi di bidang keairan khusunya mengenai model

bendungpelimpah hulu miring dengan kolam olakan tipe bak tenggelam

(roller bucket type)

2 Memberikan alternatif model bendung sehingga dapat mempertimbangkan

bentuk bendung yang paling efektif dan ekonomis

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 11: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

21 Tinjauan Pustaka

Pada bagian hilir bendung terutama bagian hilir kolam olak terdapat fenomena

perubahan aliran dari aliran superkritis menjadi subkritis yang menyebabkan

terjadinya loncatan hidrolis Akibat loncatan hidrolis sering menimbulkan

gulungan ombak atau pusaran besar yang menyebabkan gerusan pada dasar

saluran terutama bagian hilir yang tidak diberi pelindung atau proteksi A J

Peterka dalam Hydraulic Design of Stilling basins and energy dissipators (1984)

telah melakukan penelitian tentang penggunaan bermacam ndash macam bentuk

kolam olak tipe bucket terhadap loncatan hidrolis dan pengaruhnya terhadap

gerusan sedimen yang dihasilkan

Umumnya loncatan hidrolis berhubungan dengan pengaturan aliran hilir (aliran

subkritis) dan pengaturan aliran hulu (aliran superkritis) Bermula dari aliran

subkritis di hulu bangunan air dalam hal ini bangunan air yang dipakai adalah

pelimpah yang tenang karena memang aliran subkritis identik dengan aliran yang

tenang Fr lt 1 Kemudian karena adanya pelimpah berarti dasar saluran berubah

secara tiba-tiba menyebabkan aliran berubah menjadi superkritis dengan Fr gt 1

Aliran tadi kemudian ingin menyesuaikan diri dengan kondisi saluran hilir maka

aliran berubah kembali menjadi subkritis Perubahan ini memunculkan olakan air

disertai dengan pelepasan energi yang cukup besar dikarenakan muka air yang

berubah drastis Menurut Chow VT (1992) dalam Dimas Bayu (2008) pelepasan

energi secara mendadak pada aliran air di saluran terbuka terjadi jika aliran

mengalami perubahan tiba-tiba baik pada kecepatan atau kedalamannya

Loncatan hidrolis menimbulkan penghancuran energi yang mengakibatkan

terjadinya gerusan lokal (local scouring) Legono (1990) dalam Dimas Bayu

(2008) menjelaskan bahwa gerusan adalah proses semakin dalamnya dasar sungai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 12: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai Gerusan merupakan

suatu proses alamiah yang terjadi di dasar sungai sebagai akibat pengaruh

morfologi sungai yang berbentuk tikungan dan penyempitan aliran sungai atau

adanya bangunan air seperti bendung pilar jembatan dan pintu air Menurut

Raudkivi (1991) dalam Jaji Abdurrosyid (2009) mendefinisikan gerusan yang

terjadi pada suatu struktur dapat dibagi berdasarkan dua kategori yaitu

1 Tipe Gerusan

a Gerusan umum (general scour) merupakan gerusan yang terjadi akibat dari

proses alami dan tidak berkaitan sama sekali dengan bangunan yang ada di

sungai

b Gerusan di lokalisir (constriction scour) merupakan gerusan yang

disebabkan oleh penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat

c Gerusan lokal (local scour) merupakan gerusan akibat langsung dari

struktur pada alur sungai Proses terjadinya gerusan lokal biasanya dipicu

oleh tertahannya angkutan sedimen yang dibawa bersama aliran oleh

struktur bangunan dan peningkatan turbulensi aliran akibat adanya

gangguan dari suatu struktur

2 Gerusan dalam perbedaan kondisi angkutan

a Kondisi clear water scour dimana gerusan dengan air bersih terjadi jika

material dasar sungai di sebelah hulu gerusan dalam keadaan diam atau

tidak terangkat

b Kondisi live bed scour dimana gerusan yang disertai dengan angkutan

sedimen material dasar saluran

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 13: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

Gambar 21 Kedalaman Gerusan Sebagai Fungsi Waktu

(Richardson dkk1990)

Menurut Syeh Qomar (2003) gerusan lokal adalah gerusan yang biasa terjadi

apabila sungai atau saluran dibangun penghalang atau penghambat laju aliran

(seperti jembatanbendung dan pintu air) sampai terjadi perubahan yang

mendadak pada arah aliranya Gerusan lokal dimaksudkan sebagai pengikisan

dasar saluran atau sungai yang terjadi pada cakupan luasan yang kecil di sekitar

bangunan air

Menurut Pragnjono Mardjikoen (1987) dalam Dimas Bayu (2008) bahwa

penentuan ukuran sedimen menggunakan berbagai macam cara sesuai jenis

sedimennya yaitu

a Batu kerakal kerikil pengukuran langsung dari isi atau beberapa diameter

b Kerikil pasir analisis saringan

c Pasir halus lumpur analisis mikroskopik atau sedimentasi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 14: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

Rapat massa butiran sedimen (lt 4 mm) umumnya tidak banyak berbeda Karena

pasir yang paling bayak terdapat di sedimen alam rata-rata dapat dianggap rapat

massanya ρs = 2650 kgm3

Tabel 21 Klasifikasi Butiran Menurut AGU

Ukuran (mm) Klas Keterangan 4000-2000 2000-1000 1000-500 500-250

Very large boulder Large bulder Medium boulder Small boulder

Boulder

250-130 130-64

Large cobles Small cobles

Cobles

64-32 32-16 16-8 8-4 4-2

Very coarse gravel Coarse gravel Medium gravel Fine gravel Very fine gravel

Gravel

2-1 1-05

05-025 025-0125 0125-0062

Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand

Sand

0062-0031 0031-0016 0016-0008 0008-0004

Coarse silt Medium silt Fine silt Very fine silt

Silt

0004-0002 0002-0001 0001-00005

lt 00005

Coarse clay Medium clay Fine clay Very fine clay

Clay

(Sumber American Geophysical Union)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 15: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

22 Landasan Teori

221 Aliran Air Pada Bendung

Aliran air pada saluran dapat berupa aliran saluran muka air bebas dan aliran

dalam pipa Aliran pada saluran muka air bebas mempunyai muka air yang bebas

dimana tekanan pada permukaan air sama dengan tekanan atmosfir Aliran dalam

pipa tidak mempunyai muka air bebas sehingga tidak mempunyai tekanan

atmosfir langsung tetapi mempunyai tekanan hidrolik

KG Ranga Raju (1986) membedakan saluran terbuka menurut asalnya menjadi

saluran alam (natural) dan saluran buatan (artificial) Saluran alam meliputi

semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi mulai dari anak sungai di

pegunungan sungai besar sampai ke muara sungai Saluran buatan dibentuk oleh

manusia seperti saluran banjir saluran pembangkit listrik dan saluran irigasi

Klasifikasi aliran dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

1 Berdasarkan fungsi waktu Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran tetap (steady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran tidak berubah atau konstan

sepanjang waktu tertentuContoh dari aliran tetap adalah perencanaan

saluran irigasi dan drainase untuk periode yang panjang

b Aliran tidak tetap (unsteady flow)

Apabila kedalaman dan kecepatan aliran berubah sepanjang waktu tertentu

Contoh dari aliran ini adalah sungai selama banjir dengan perbedaan debit

yang besar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 16: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

2 Berdasarkan fungsi ruang Aliran dapat dibedakan sebagai berikut

a Aliran Seragam (Uniform flow)

Aliran seragam adalah aliran yang tidak mengalami perubahan baik besar

maupun arah dengan kata lain tidak terjadi perubahan kecepatan rata-rata

kedalaman air debit dan penampang lintasan

b Aliran Tidak Seragam (Non Uniform Flow)

Aliran tidak seragam adalah suatu aliran yang mengalami perubahan

kedalaman kecepatan rata-rata dan debit Contoh dari aliran ini adalah

sungai yang memiliki tampang lintang yang berubah-ubah

Chow VT(1989) dalam M Yushar (2010) menyatakan bahwa aliran seragam

(Uniform flow) adalah aliran yang mempunyai kecepatan konstan terhadap jarak

garis aliran lurus dan sejajar dan distribusi tekanan adalah hidrostatis serta luas

penampang tidak berubah terhadap ruang baik besar maupun arahnya

Selain itu aliran juga dapat dibedakan berdasarkan tipe alirannya yaitu subkritis

kritis dan superkritis

1 Aliran subkritis

Apabila gaya berat lebih besar daripada gaya inersia sehingga air akan

mengalir dengan kecepatan rendah Pada aliran subkritis Fr lt 1 jika

kecepatan perambatan gelombang lebih besar daripada kecepatan rata ndash rata

aliran makaa gelombang dapat bergerak ke arah hulu

2 Aliran superkritis

Apabila gaya berat sangat lemah dibandingkan dengan gaya inersia

sehingga air akan mengalir dengan kecepatan tinggi Pada aliran superkritis

Fr gt 1 jika kecepatan perambatan gelombang lebih kecil daripada

kecepatan rata ndash rata aliran maka gelombang hanya bergerak ke arah hilir

3 Aliran kritis

Antara keadaan subkritis dan superkritis terdapat aliran kritis Pada aliran

kritis Fr = 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 17: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

222 Debit Aliran

Debit aliran dalam Dimas Bayu (2008) merupakan fungsi dari kecepatan dan luas

penampang basah dapat dinyatakan dengan volume aliran per satuan waktu atau

jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan

waktu Debit aliran pada umumnya diberi notasi Q dengan satuan meter kubik per

detik (m3dt) Bila tampang lintang saluran tegak lurus dengan aliran adalah A

(m2) maka debit aliran ditulis

Q = A v (21)

dengan

Q = debit aliran (m3dt)

A = Luas penampang basah (m2)

v = kecepatan aliran (ms)

Debit aliran sirkulasi pada flume juga di ukur secara manual dengan cara menakar

volume aliran pada interval waktu tertentu Alat ukur yang digunakan menyatu

dengan bak penampung air Debit aliran diukur dengan cara menghitung waktu

yang dibutuhkan T (detik) untuk menampung volume air V (liter) sehingga debit

aliran ditulis sebagai

Q = 扨疟 (22)

dengan

Q = debit aliran (literdt)

v = Volume air (liter)

t = Waktu (detik)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 18: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

223 Bilangan Froude

Berdasarkan pengaruh gaya tarik bumi aliran dibedakan menjadi aliran subkritis

kritis dan super kritis Aliran disebut sub kritis apabila gangguan (misalnya batu

dilemparkan ke dalam aliran sehingga menimbulkan geombang) yang terjadi di

suatu titik pada aliran dapat menjalar ke arah hulu Aliran sub kritis dipengaruhi

oleh kondisi hilir dengan kata lain keadaan di hilir akan mempengaruhi aliran di

sebelah hulu Apabila kecepatan aliran cukup besar sehingga gangguan yang

terjadi tidak menjalar ke hulu maka aliran disebut super kritis Dalam hal ini

kondisi di hulu akan mempengaruhi aliran di sebelah hilir Penentuan keadaan

aliran dapat dilihat dari bilangan Froude yang ditentukan sebagai berikut

Fr = 扨猪扭瞥 (23)

dengan

Fr = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (ms)

g = percepatan gravitasi (98 ms2)

Y = kedalaman aliran (m)

Gambar 22 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka (M Yushar 2010)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 19: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

Gambar 22 menunjukkan perbandingan antara kecepatan aliran dan kecepatan

rambat gelombang karena adanya gangguan Pada Gambar 22a gangguan pada

air diam (v = 0) akan menimbulkan gelombang yang merambat ke segala arah

Gambar 22b menunjukkan aliran sub kritis dimana gelombang masih bisa

menjalar ke arah hulu Pada kondisi ini bilangan Froude Fr lt 1 Gambar 22c

adalah aliran kritis dimana kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat

gelombang Dalam keadaan ini Fr = 1 Sedangkan Gambar-22d adalah aliran

super kritis dimana gelombang tidak bisa merambat ke hulu karena kecepatan

aliran lebih besar dari kecepatan rambat gelombang Keadaan ini bilangan Froude

Fr gt 1

224 Mercu Pelimpah Pelimpah atau bendung adalah bangunan air yang berfungsi untuk meninggikan

muka air agar dapat dimanfaatkan untuk irigasi atau keperluan lainnya Biasanya

pelimpah dilengkapi dengan bangunan intake yang kemudian berhubungan

dengan saluran irigasi primer Kadang juga masyarakat mengambil air dari

pelimpah tidak melalui saluran irigasi melainkan langsung dari sumber

tampungan air di pelimpah dengan menggunakan pompa sedot Beberapa orang

sering menyamakan istilah bendung atau pelimpah ini dengan bendungan Padahal

secara fungsi berbeda Tabel berikut menjelaskan perbedaan fungsi beberapa

bangunan air yang seringkali rancu di masyarakat

Tabel 22 Perbedaan Check Dam Bendung dan Bendungan

Nama Fungsi Utama Lokasi

Check Dam Menahan material dari daerah

pegunungan

Zona produksi

Bendung Menaikkan muka air Zona transportasi

Bendungan Menampung dan meninggikan

muka air mengendalikan banjir

Zona produksi zona

transportasi zona sedimen

Penjelasan zona-zona di atas divisualisasikan dalam gambar

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 20: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Gambar 23 Pembagian Zona Daratan Berkaitan Dengan Bangunan Air

Pelimpah sendiri terdiri dari bermacam ndash macam tipe Kadang setiap negara

memiliki tipe-tipe yang berbeda Secara umum yang menjadi dasar pembedaan

pelimpah-pelimpah tersebut adalah bentuk mercu pelimpahnya Mercu adalah

bagian paling atas pelimpah yang berinteraksi langsung dengan aliran air yang

melimpas Sehingga bentuk mercu menentukan karakteristik aliran yang terjadi di

hilir kemudian

Di Indonesia umunya digunakan dua tipe mercu untuk bendung pelimpah yaitu

tipe Ogee dan tipe Bulat

Gambar 24 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)

Pada penelitian ini penyusun menggunakan mercu tipe ogee Mercu ogee

berbentuk tirai luapan bawah (flow nape) diatas bendung ambang tajam oleh

karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfirtekanan negatif

Zona Sedimen

Zona

Transportasi

Zona

Produksi Laut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 21: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

yang ditimbulkan limpasan air di bawah tirai air pada permukaan mercu sewaktu

bendung mengalirkan air pada debit rencana (KP-02)

Kelebihanndashkelebihan yang dimiliki mercu ogee

1) Karena peralihannya yang bertahap bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan bendandashbenda terapung

2) Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan

3) Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak

Gambar 25 Bentuk ndash Bentuk Bendung Mercu Ogee (KP-02) Untuk merencanakan permukaan mercu ogee bagian hilir dipakai perencanaan

dari Design For Small Dam (1987) dengan Hd adalah tinggi air rencana di atas

mercu pelimpah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 22: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

Gambar 26 Grafik Perencanaan Mercu Ogee (Design For Small Dam 1987)

225 Kolam Olak Solid Roller Bucket

Pada umumnya kolam olak tipe ini digunakan untuk mengatasi bendung yang

mengangkut bongkahan batuan besar (sebesar kelapa) dengan dasar sungai yang

relatif mampu menahan gerusan Kolam olak ini berbentuk setengah lingkaran

pada ruang lantai bertujuan untuk batuan besar yang terbawa arus akan

terpelanting ke arah hilir

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 23: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

Gambar 27 Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket (A J Peterka 1984)

Perilaku hidrolis peredam energi tipe ini menghasilkan dua buah pusaran air satu

pusaran permukaan bergerak ke arah berlawanan dengan arah jarum jam di atas

bak dan sebuah pusaran permukaan bergerak ke arah putaran jarum jam dan

terletak di belakang ambang ujung

Gambar 28 Gambar Pusaran Air Pada Kolam Olak Solid Roller Bucket (A J

Peterka 1984)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 24: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

Parameter-parameter dasar untuk perencanaan tipe bak pusaran sebagaimana

diberikan oleh USBR (Peterka 1984) sulit untuk diterapkan bagi perencanaan

bendung dengan tinggi energi rendah Oleh sebab itu parameter-parameter dasar

ini sebagai jari-jari bak tinggi energi dan kedalaman air telah dirombak kembali

menjadi parameter-parameter tanpa dimensi dengan cara membaginya dengan

kedalaman kritis

226 Loncatan Air

Loncat air terjadi akibat adanya perubahan aliran dari aliran super kritis menjadi

aliran subkritis Umumnya loncat air terjadi pada saat air keluar dari suatu

pelimpah atau pintu air

United State Bureau of Reclamation (USBR) telah membuat penelitian mengenai

tipe loncat air berdasarkan angka froude yang berbeda yaitu

1 Loncatan berombak (undular jump) apabila bilangan Froude Fr = 1 ndash 17

dimana muka air menunjukan gelombang

Gambar 29 Bilangan Fr = 1 ndash 17

2 Loncatan lemah (weak jump) apabiala bilangan Fr = 17 ndash 25 dimana

terjadi gulungan kecil dari permukaan loncatan dan muka air cukp tenang

Gambar 210 Bilangan Fr = 17 ndash 25

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 25: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

3 Loncat berossilasi (oscillation jump) apabila bilangan Fr = 25 ndash 45

dimana terdapat pancaran getaran masuk dari dasar ke permukaan dan

tidak memiliki periode yang teratur Masing-masing getaran menghasilkan

gelombang besar yang periodenya tidak teratur dan dapat berjalan pada

jarak yang jauh serta dapat menyebabkan erosi tanggul

Gambar 211 Bilangan Fr = 25 ndash 45

4 Loncat tetap (steady jump) apabila bilangan Fr = 45 ndash 90 dimana loncatan

cukup berimbang dan permukaan air di hilir loncatan agak halus

peredaman eenergi 45 - 70

Gambar 212 Bilangan Fr= 45 ndash 90

5 Loncatan kuat (strong jump) apabila bilangan Fr gt 90 dimana terjadi

pusaran yang keras menyebabkan gelombang di hilir Peredaman energi

dapa mencapai 85

Gambar 213 Bilangan Fr gt 90

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 26: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

Pengukuran loncatan hidrolis-untuk mempermudah pengamatan dan perhitungan-

didasarkan pada panjang loncatan hidrolis dan bilangan Froude Panjang loncatan

hidrolis didefisinikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidraulik

sampai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir

Bilangan Froude dapat menunjukkan kepada kita tentang karakteristik aliran

apakah superkritis atau subkritis Melalui bilangan Froude ini kita bisa

mengklasifikasikan loncatan hidrolis dari yang memiliki olakan paling lemah

hingga turbulensi tinggi Menurut Chow VT(1992) dalam Dimas Bayu (2008)

Suatu loncatan hidrolis akan terbentuk pada saluran jika bilangan Froude aliran

Fr kedalaman aliran Yu dan kedalaman akhir loncatan air Y2 memenuhi

persamaan berikut 瞥蓸Yu

= (12 (radic1 十8洐u挠 - 1) (24)

dengan

Y2 = Kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

Fr = Bilangan froude

Ranga Raju (1986) mengemukakan bahwa panjang loncatan air dapat

didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolis sampai

suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir Panjang

loncatan sukar ditentukan secara teoritis tetapi telah diselidiki dengan cara

percobaan oleh beberapa ahli USBR dalam Dimas Bayu (2010) telah melakukan

penelitian tentang hubungan bilangan Froude terhadap panjang loncatan hidrolik

dalam bentuk grafik

Gambar 214 Grafik Hubungan Panjang Loncatan Hidrolik Hasil Penelitian

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 27: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

Bambang Triadjmojo (Hidraulika 11992) telah merumuskan panjang loncatan

hidrolis air dapat dihitung sebagai berikut

Lj = C (Y2-Yu) (25)

dengan

C = Bilangan antara 5 sampai 7

Lj = Panjang loncatan hidrolis (m)

Y2 = kedalaman akhir loncatan air (m)

Yu = Kedalaman air saat awal loncatan (m)

227 Energi Spesifik

Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air

setiap pori pada setiap penampang saluran diperhitungkan terhadap dasar saluran

Energi spesifik menjadi (untuk saluran yang kemiringannya kecil dan a = 1)

Es = Y + 扨蓸挠g (26)

yang menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan

tinggi kecepatan Secara sederhana persamaan di atas bisa menjadi

Es = Y + 尿蓸挠gA (27)

dengan

E energi spesifik (m)

Y kedalaman air (m)

v kecepatan aliran (mdt)

Q debit aliran (m3dt)

A luas penampang saluran (m2)

g percepatan gravitasi (981) (mdt2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 28: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

Gambar 215 Lengkung Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran Terbuka (Chow 1992)

Kemudian saat keadaan kritis maka kedua kedalaman ini seolah-olah menyatu

dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) Yc Bila dalamnya aliran

melebihi kedalaman kritis kecepatan aliran lebih kecil daripada kecepatan kritis

untuk suatu debit tertentu maka disebut aliran subkritis Bila dalamnya aliran

kurang dari kedalaman kritis aliran disebut superkritis Dengan demikian Yu

merupakan kedalaman aliran super-kritis dan Y2 adalah kedalaman aliran

subkritis (Chow 1992) dalam Dimas Bayu (2008) Keadaan kritis dari suatu

aliran adalah ketika bilangan Fr = 1 atau saat energi spesifiknya untuk suatu debit

tertentu adalah minimum Kondisi ini bisa diperjelas dengan rumus-rumus

Yc = 瞬女蓸扭遣 (28)

dengan

q = 尿你 (29)

keterangan

Yc = Kedalaman kritis (m)

q = Debit aliran per satuan lebar (m3sm)

B = Lebar Saluran (m)

g = percepatan gravitasi (981ms2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 29: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

kemudian untuk mendapatkan energi spesifik diperlukan parameter kecepatan

aliran saat kritis (vc) kecepatan kritis tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut

vc = 猪gYc (210)

Maka bila Persamaan 210 disubstitusikan pada Persamaan 26 persamaan

tersebut dapat di rumuskan sebagai berikut

Esc = Yc + 镊宁蓸挠g

Esc = Yc + 您宁挠

Yc = 23 Esc (211)

Jadi saat kondisi kritis besarnya kedalaman air adalah 23 energi spesifik

Gambar 216 Sketsa Energi Spesifik Pada Penampang Melintang Saluran

Terbuka (Chow 1992)

228 Gerusan Lokal (Local Scour)

Variabel gerusan yang digunakan dalam perhitungan dan untuk mempermudah

pengamatan adalah kedalaman gerusan (Z) dan panjang gerusan (X) Kedalaman

gerusan disini didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dasar saluran dengan

cekungan terdalam dari gerusan sedangkan panjang gerusan adalah panjang

cekungan gerusan dari ujung yang satu ke ujung yang lain

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 30: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

Gambar 217 Sketsa Pengamatan Kedalaman Gerusan Dan Panjang Gerusan

229 Program Surfer 80

Surfer 80 merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan untuk membuat

peta kontur dan pemodelan 3 dimensi Perangkat lunak surfer melakukan plotting

data tabular X Y Z tidak beraturan menjadi lembar titik-titik segi empat (grid)

yang beraturan Grid adalah serangkaian garis vertikal dan horizontal yang dalam

Surfer berbentuk segi empat yang menjadi dasar pembentuk kontur dan surface

permukaan tiga dimensi Pada titik perpotongan grid disimpan nilai Z berupa titik

ketinggian atau kedalaman Gridding merupakan proses pembentukan rangkaian

nilai Z yang teratur dari sebuah data X Y Z (Nanang 2011)

Pembuatan peta kontur ataupun model tiga dimensi dengan Surfer diawali

pembuatan data tabular X Y Z Pembuatan data X Y Z dapat dibuat pada

Microsoft Excel dan kemudian disimpan dalam bentukxls Dapat juga

menggunakan data DEM (Digital Elevation Models) sebagai pengganti data X Y

Z Data excel yang telah disimpan selanjutnya diinterpolasikan dalam sebuah file

grid Proses kedua ini sering disebut grid-ding yang menghasilkan sebuah file grid

untuk digunakan sebagai dasar pembuatan peta kontur dan model 3 dimensi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 31: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 218 Contoh Gambar Pemodelan Dari Surfer 80 (Nanang 2011)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 32: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

BAB 3

METODE PENELITIAN

31 Umum

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium Eksperimen dilakukan di

Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Penelitian ini dilalui dengan serangkaian

kegiatan pendahuluan untuk mencapai validitas hasil yang maksimal Kemudian

untuk mendapatkan kesimpulan akhir data hasil penelitian diolah dan dianalisis

dengan kelengkapan studi pustaka

32 Lokasi Penelitian

Lokasi yang digunakan dalam penelitian kali ini ada 2 laboratorium yaitu

1 Laboratorium Mekanika Tanah sebagai tempat untuk uji butiran pasir yang

akan digunakan sebagai bahan sedimen Uji tersebut meliputi pengayakan

untuk mendapatkan butiran seragam

2 Laboratorium Hidrolika sebagai laboratorium utama karena hampir 90

kegiatan penelitian dilakukan di sini yaitu penelitian mengenai karakteristik

aliran variasi tipe pelimpah dan karakteristik gerusan lokal yang terjadi

33 Peralatan Dan Bahan

Peralatan yang dipakai di Laboratorium Mekanika Tanah meliputi

1 Ayakan pasir

Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4 8 16

20 40 dan pan Ayakan tersebut disusun urut paling atas mulai dari yang

memiliki lubang diameter 475 mm 236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 33: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

hingga pan paling bawah Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran

seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen

2 Mesin penggetar

Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di

atasnya sehingga proses pengayakan lebih efisien

Gambar 31 Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

Peralatan di laboratorium Hidrolika adalah

1 Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan loncatan hidrolis gerusan Flume ini

sebagian besar komponennya terbuat dari fiber dan memiliki bagian-bagian

penting yaitu

a Saluran air tempat utama dalam percobaan ini untuk meletakkan

pelimpah balok kayu dan sedimen Berupa talang air dengan ukuran

8x25x500 cm

Gambar 32 Open Flume 8x25x500 3cm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 34: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

b Bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke

talang maupun yang keluar dari saluran

c Pompa air berfungsi untuk memompa airdilengkapi dengan tombol onoff

otomatis

d Kran debit merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya aliran

air yang keluar dari pompa

Gambar 33 Perlengkapan Alat Open flume

e Jack terletak di hilir saluran yang bisa diputar secara manual untuk

mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan Dalam

percobaan ini kemiringan dasar ditentukan sebesar 1

2 Tail Gate

Diletakkan di bagian hilir Open Flume untuk menjaga ketinggian air di hilir

di dalam flume agar loncatan hidrolis terbentuk di depan pelimpah

Bak penampung air

Pompa Air

Kran

Jack

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 35: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Gambar 34 Tail Gate

3 Saringan penangkap sedimen

Dipakai untuk menangkap sedimen yang masuk kebak penampung air agar

sedimen tidak masuk pompa dan mengganggu kelancaran aliran air

4 Pelimpah Ogee

Pelimpah Ogee dengan tiga variasi kemiringan 3 32 dan 33 yang terbuat

dari bahan kayu dengan terlebih dahulu menghitung dimensi permukaan

mercu menggunakan grafik dari Design for Small Dam

5 Kolam olak Solid Roller Bucket

kolam olak tipe solid roller bucket terbuat dari bahan kayu Bentuk dan

dimensi kolam olak seperti dalam gambar di bawah ini

Gambar 35 Pelimpah Ogee dan Kolam Olak Solid Roller Bucket

Tail Gate

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 36: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

6 Ember yang digunakan sebagai penampung air sebanyak 15 liter untuk

mengukur volume pada perhitungan debit aliran

Gambar 36 Ember Pengukur Volume

7 Meteran dengan ukuran 15 m sebagai penanda panjang sedimen untuk

mempermudah dalam menentukan ordinat sumbu X

8 Besi sepanjang 25 cm untuk mengukur ketinggian sedimen yang tergerus

pada hilir kolam olak

Gambar 37 Besi Pengukur Kedalaman Gerusan

Besi 25 cm

Mistar ukur

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 37: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

9 Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran

10 Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur ketinggian air di hulu dan hilir

pelimpah

11 Perata Pasir

Alat ini digunakan untuk meratakan pasir kedalam flume agar sedimen di hilir

kolam olak dapat rata hingga ujung saluran flume

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu

1 Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih yang diusahakan tidak membawa

kotoran

2 Pasir

Pasir sebagai bahan sedimen non-cohesive yang lolos ayakan no 8 dengan

butiran seragam diameter 118 mm Pasir ini telah melalui proses pencucian

terlebih dahulu

Gambar 38 Pasir Yang Ditempatkan Di Hilir Kolam Olak Sebagai Sedimen

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 38: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

3 Malam (lilin)

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding Flume dan celah antara balok kayu dengan dinding Flume

34 Tahapan Penelitian

341 Tahap Persiapan Sedimen

Persiapan sedimen dilakukan dengan pengukuran diameter butiran sedimen

(pengayakan) Langkah-langkah pengukuran diameter butiran adalah sebagai

berikut

1 Membersihkan ayakan dan menyusunnya sesuai nomor urut

2 Masukkan pasir ke dalam ayakan

3 Letakkan susunan ayakan yang sudah berisi pasir tadi di atas mesin penggetar

kemudian mulailah mengayak secara otomatis

4 Pisahkan sedimen terpilih dari ayakan

5 Ulangi pengayakan sampai kebutuhan butiran sedimen terpenuhi

Setelah kita melakukan kegiatan di atas maka kita telah mendapatkan pasir

butiran seragam 118 mm yang siap digunakan untuk pengamatan gerusan Pasir

tersebut harus disimpan di tempat yang kering

342 Tahap Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume karena alat ini harus

dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna

Langkah-langkah untuk menyiapkan glume adalah sebagai berikut

1 Membersihkan flume dengan ditergen agar kotoran-kotoran yang melekat

akibat percobaan-percobaan sebelumnya tidak mengganggu jalannya

penelitian Membersihkan flume ini meliputi

a Menguras air di bak penampung air

b Membersihkan talang air dan dinding kacanya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 39: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

2 Memastikan kemiringan dasar saluran pada flume sebesar 1 dengan

memutar hydraulic jack

3 Mengisi bak penampung air dengan air bersih

4 Memasang saringan penangkap sedimen di bak penampung air

5 Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan melapisi malam

di celah-celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran

6 Memasang sedimen hingga ujung flume untuk mengantisipasi jarak terjauh

pergerakan sedimen yang tergerus

343 Tahap Running Pelaksanaan Penelitian

Setelah tahap persiapan selesai kemudian flume mulai dialiri air dimulai dari debit

paling kecil saat awal mulai terjadinya gerusan pada sedimen dengan variasi

kemiringan hulu pada pelimpah pertama dengan penambahan kolam olak Setelah

aliran stabil kemudian diukur volume air yang keluar dari flume menggunakan

ember penampung air Setelah 10 menit kemudian aliran dimatikan dan dilakukan

pengambilan data ketinggian sedimen Setelah selesai kemudian dilakukan

pergantian tipe variasi pelimpah dan meratakan kembali sedimen untuk kemudian

dialiri air pada debit air yang sama pada Q1 Setelah ketiga variasi kemiringan

hulu selesai pada Q1 kemudian debit mulai dinaikkan pada Q2 dan dilakukan

pengambilan data kembali Debit dinaikkan secara bertahap sampai 5 kali variasi

debit dengan tiga variasi kemiringan pelimpah kemudian dilakukan pengambilan

data lagi begitu seterusnya

344 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data yang dilakukan dengan dua tahap pada tahap pertama

mengukur ketinggian air di hulu dan di hilir bendung volume air yang keluar dari

flume dan tertampung dalam ember serta waktu yang diperlukan Dilakukan

sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan data waktu rata-rata Pengambilan data

pada tahap kedua dimulai setelah 5 menit running kemudian diukur kedalaman

sedimen dan panjang gerusan yang terjadi sampai pada jarak tidak lagi terjadi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 40: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

pergerakan sedimen Pengambilan data gerusan sedimen ini ditabulasikan dalam

bentuk data X Y Z untuk selanjutnya dapat diolah oleh software Surfer 80

345 Tahap Pengolahan Data

Data yang diperlukan adalah tinggi bendung lebar bendung tinggi muka air di

hulu dan hilir kecepatan aliran debit aliran kedalaman gerusan dan panjang

gerusan Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan Ms Excel

untuk perhitungan hidrolis dan menggunakan program Surfer 80 untuk

mengetahui bentuk gerusan yang terjadi pada saluran flume tersebut

3451 Pembuatan Pemodelan Tiga Dimensi Dengan Software Surfer 80

Pengukuran terhadap bentuk kontur dan tampak permukaan gerusan sangat

dibutuhkan untuk menghasilkan data yang akurat Software yang digunakan

dalam menganalisis gerusan adalah surfer 80 penggunaan software surfer 80

akan diuraikan dengan langkah-langkah sebagai berikut

1 Memulai program surfer 80

Untuk memulai program surfer 80 dapat dilakukan dengan cara sebagai

berikut

a Klik dua kali icon surfer ( ) pada desktop computer

b Buka start menu kemudian pilih Golden Software Surfer 80 dan

kemudian klik icon surfer 80

Tampilan window awal program surfer 80 dapat dilihat seperti gambar di bawah

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 41: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Gambar 39 Tampilan Awal Surfer 80

2 Masukkan Data

a Untuk memasukkan data tabulasi X Y Z klik ikon New kemudian pilih

Worksheet

Gambar 310 Tampilan Data Dalam Bentuk Worksheet

b Untuk mengisi data X Y Z dapat dilakukan menggunakan langsung

dalam worksheet surfer 80 atau dapat menggunakan worksheet Ms

Excel (Dalam tahap ini penulis menggunakan worksheet Ms Excel)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 42: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

c Kemudian pilih File dengan Extension Speadsheet(xls) klik Open

Gambar 311 Tampilan Untuk Memasukan Data Kontur

d Kemudian pilih worksheet sumber yang sesuai lalu klik OK

Gambar 312 Tampilan untuk memilih variasi kemiringan hulu

e Kemudian simpan worksheet yang telah dipilih dalam bentuk file

ekstensi dat

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 43: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

37

f Buka kembali file ekstensi dat yang telah tersimpan dengan memilih

ikon New pilih Plot Document kemudian klik Grid ndash Data ndash Cari file

tersebut lalu klik Open

g Setelahnya akan muncul kotak dialog tentukan output data pada surfer

Pada kolom Gridding Method pilihlah Kriging atau yang lainya untuk

menyesuaikan metode penarikan garis kontur yang kita inginkan

Gambar 313 Tampilan Box Dialog

h Lalu akan muncul report mengenai data yang telah dimasukkan

Gambar 314 Tampilan Gridding Report

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 44: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

38

3 Penggambaran plot data

Data yang sudah dimasukkan dalam surfer dapat diplot menjadi gambar

a Klik ikon contour map ( ) pilih data file hasil grid-ding

dengan ekstensi grd kemudian klik Open

Gambar 315 Tampilan Contour Map

b Klik ikon Wareframe map ( ) pilih data file hasil grid-ding

klik Open

Gambar 316 Tampilan Wireframe Map 3D

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 45: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

39

346 Tahap Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah dibahas dengan bantuan grafik-grafik

melalui Ms Excel dan gambar bentuk gerusan melalui software surfer 80

kemudian ditarik kesimpulan sementara yang berhubungan dengan tujuan

penelitian meliputi

1 Hubungan kedalaman air dengan energi spesifik akibat dari loncatan hidrolis

2 Hubungan debit aliran dengan kedalaman maksimal gerusan

3 Hubungan kedalaman maksimal gerusan l dengan panjang gerusan maksimal

4 Gambar bentuk gerusan yang terjadi di hilir kolam olak

Untuk lebih jelasnya bagan alur penelitian dapat dilihat di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 46: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

40

Studi Pustaka

Pengambilan Data penelitian 1 Tinggi muka air di hulu dan hilir 2 Debit aliran 3 Kecepatan aliran 4 Kedalaman gerusan 5 Panjang gerusan

Mulai

Kajian terhadap Sedimen

(Penelitian dan penentuan gradasi butiran)

Syarat gradasi butiran 118 mm

Tidak

Ya

Persiapan Alat Open flume pelimpah kolam olak mistar ukur sedimen

ember stopwatch

Peninjauan Suhu air dimensi

pelimpah

Penetapan jumlah dan

jenis running

A

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 47: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

41

Gambar 317 Bagan Alir Penelitian

Hasil berupa energi spesifik bilangan Froude konfigurasi dasar sedimen dalam

bentuk tabulasi X Y Z

Kesimpulan Dan Saran

Selesai

A

Analisis dan pengolahan bentuk gerusan yang terjadi

menggunakan program Surfer 80

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 48: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

42

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

41 Analisis Sedimen

Penelitian ini menggunakan 1 jenis sedimen yaitu pasir butiran seragam ukuran 118

mm atau lolos ayakan nomor 16 dan tertahan pada ayakan nomor 20 Pasir yang

digunakan merupakan pasir yang sudah mengalami proses penyaringan dan

pencucian sehingga relatif bersih tidak bercampur dengan kotoran-kotoran atau

butiran-butiran lain Sedimen butiran seragam ini didapatkan dengan pengayakan

Ayakan disusun sesuai dengan standar urutan pengayakan yaitu ayakan no 4 8 16

20 40 dan pan Masing-masing ayakan tersebut memiliki lubang diameter 475 mm

236 mm 118 mm 085 mm 0425 mm dan pan sebagai tampungan paling bawah

Setelah ayakan disusun sedemikian rupa masukkan sedimen dari atas lubang ayakan

no 4 kemudian digetarkan Sedimen yang lolos ayakan nomor 16 (118 mm) dan

tertampung di nomor 20 (085 mm) adalah sedimen yang diambil untuk penelitian ini

Pengalaman di lapangan memang sangat sulit untuk menentukan butiran seragam

118 mm sehingga butiran yang lolos nomor 8 dan tertampung nomor 16 dianggap

mendekati ukuran 118 mm Sedimen butiran 118 mm merupakan butiran halus

(pasir) yang karakteristiknya non-cohesive mudah terangkat oleh aliran air yang

deras sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan

42 Hasil Pengujian (Running Model)

421 Data Pengujian Aliran Pada Pelimpah

Pengujian aliran pada pelimpah dilakukan dengan melewatkan air sepanjang flume

melewati pelimpah ogee dengan 5 jenis variasi debit dengan menggunakan 1 buah

pompa air Besarnya debit yang lewat diatur dengan mengatur bukaan kran pada

Hydarulic bench dan mengukur waktu yang diperlukan air untuk mengisi ember

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 49: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

43

Mengingat tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data

maka sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran B Data pertama yang kita dapatkan adalah volume air yang

tertampung pada ember penampung air (jerigen) sebanyak 15 Liter atau 0015 m3

Dilakukan sebanyak 3 kali trial untuk mendapatkan waktu rata ndash rata volume

sebanyak 0015 m3 yang tertampung dalam jerigen

waktu (t) = ᝈ1 ᄌ ᝈ2 ᄌ ᝈ33

waktu (t) = 50ᄌ52ᄌ483 = 50 detik

Untuk menghitung debit yang mengalir di saluran menggunakan rumus Persamaan

22

Debit (Q) = Volume (m遣邹Waktu (detik)

Debit (Q) = ii闹屏遣50 detik

= 310-4 m3detik

Data hasil perhitungan debit dan uji aliran yang dilakukan pada model pelimpah ogee

dapat dilihat secara lengkap pada Tabel 41

Tabel 41 Hasil Uji Aliran Melalui Mercu Pelimpah Ogee

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

1

31 0015 50 3 0165 0013

32 0015 50 3 0165 0013

33 0015 50 3 0165 0013

2

31 0015 35 429 0167 0014

32 0015 35 429 0167 0014

33 0015 35 429 0167 0014

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 50: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

44

Variasi

Debit ke- Kemiringan

Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(10-4 m3s)

H1 (m) H2 (m)

3

31 0015 28 536 0170 0016

32 0015 28 536 0170 0016

33 0015 28 536 0170 0016

4

31 0015 20 750 0174 0022

32 0015 20 750 0174 0022

33 0015 20 750 0174 0022

5

31 0015 16 938 0179 0027

32 0015 16 938 0179 0027

33 0015 16 938 0179 0027

422 Data Pengujian Gerusan

Pada percobaan ini ketebalan sedimen ditetapkan 5 cm diatas dasar saluran sejajar

dengan ketinggian pada kolam olak solid roller bucket Bentuk gerusan yang terjadi

diolah oleh program Surfer 8 dengan terlebih dahulu menentukan kontur koordinat -

kordinat x y z dengan

x = Panjang gerusan (cm)

y = Lebar saluran (cm)

z = Tinggi sedimen (cm)

Untuk selanjutnya disajikan bentuk gerusan yang terjadi dari keseluruhan percobaan

dapat dilihat secara lengkap pada gambar di bawah ini

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 51: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

45

1 Percobaan Ke-1 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 41 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

2 Percobaan Ke-2 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 42 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 52: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

46

3 Percobaan Ke-3 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-1

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 43 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -1 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

4 Percobaan Ke-4 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 44 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 53: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

47

5 Percobaan Ke-5 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 45 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

6 Percobaan Ke-6 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-2

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 46 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -2 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 54: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

48

7 Percobaan Ke-7 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 47 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

31 Kemiringan Dasar Saluran 1

8 Percobaan Ke-8 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 48 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 55: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

49

9 Percobaan Ke-9 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-3

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 49 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -3 Dengan Kemiringan Hulu Pelimpah

33 Kemiringan Dasar Saluran 1

10Percobaan Ke-10 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 410 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 56: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

50

11Percobaan Ke-11 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 411 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

12Percobaan Ke-12 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-4

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 412 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -4 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 57: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

51

13Percobaan Ke-13 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 31 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 413 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 31 Kemiringan Dasar Saluran 1

14Percobaan Ke-14 Gerusan Lokal Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 32 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 414 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 32 Kemiringan Dasar Saluran 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 58: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

52

15Percobaan Ke-15 Gerusan Local Yang Terjadi Pada Variasi Debitke-5

Kemiringan Hulu 33 Kemiringan Dasar Saluran 1 Selama 5 Menit

Gambar 415 Bentuk Gerusan Pada Variasi Debit Ke -5 Dengan Kemiringan Hulu

Pelimpah 33 Kemiringan Dasar Saluran 1

43 Pengolahan Data

Dari data hasil uji aliran (running model) pada Tabel 41 dan hasil bentuk gerusan

yang terjadi kemudian dilakukan analisa data dengan menggunakan data hasil

pengujian dan pengukuran secara langsung pada model Analisis tersebut meliputi

mengukur tinggi muka air diatas mercu pelimpah bendung (Hd) menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hulu pelimpah bendung (v1) dan menghitung

kecepatan aliran yang lewat pada hilir pelimpah bendung (v2) dari masing-masing

variasi debit dan variasi kemiringan hulu bendung Dari hasil analisis tersebut

kemudian dapat dihitung tinggi energi diatas mercu pelimpah dan di hilir pelimpah

(He1 dan He2) kecepatan awal loncatan air (vu) Kedalaman awal loncatan air (Yu)

Bilangan Froude (Fr) kedalaman akhir loncatan air (Y2) Ketinggian kritis (Yc)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 59: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

53

Panjang loncatan air (Lj) Kedalaman maksimal sedimen (Z maks) dan panjang

maksimal gerusan (X maks)

Karena tidak mungkin menampilkan semua perhitungan dan pengolahan data maka

sebagai contoh perhitungan kita menggunakan data dari variasi debit ke-1 pada

variasi kemiringan hulu bendung 31 untuk perhitungan secara lengkap dapat dilihat

pada lampiran A Mengitung tinggi muka air diatas mercu (Hd) digunakan persamaan

berikut

Hd = H1 (tinggi muka air di hulu) ndash P (tinggi pelimpah)

Hd = 0165 m ndash 015 m

Hd = 0015m

Untuk menghitung kecepatan aliran air pada hulu dan hilir bendung digunakan

Persamaan 21

v = 夸霹

v1 = tノi呛浅纵H1 x B )

v1 = tノi呛浅纵0165 x 008 )

= 0022727 ms

v2 = tノi呛浅纵H2 x B )

v2 = tノi呛浅纵0013 x 008 )

= 0288462 ms

Data hasil perhitungan tinggi air diatas mercu (Hd) kecepatan aliran air di hulu (v1)

dan hilir pelimpah (v2) dapat dilihat pada Tabel 42

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 60: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

54

Tabel 42 Hasil Perhitungan Hdv1 dan v2

Variasi

Debit ke-

Debit

(10-4 m3s) H1 (m) H2 (m)

Hd

(m)

v1

(10-2ms)

v2

(10-1ms)

3 0165 0013 0015 22727 288462

1 3 0165 0013 0015 22727 288462

3 0165 0013 0015 22727 288462

2

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

429 0167 0014 0017 32079 382653

3

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

536 0168 0060 0020 39391 418527

4

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

750 0170 0064 0024 53879 426136

5

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

938 0174 0066 0029 65468 434028

Untuk menghitung tinggi energi air di hulu dan hilir pelimpah digunakan Persamaan

26

He = 襈潜n苹

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + hd

He1 = nn呢n呢潜ノi呛潜n铺内寰 + 0015 = 15026310-2 m

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (H2)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 61: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

55

He2 = n寰寰恼淖n潜ノi呛前n铺内寰 + (0013) = 17241110-2 m

Hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 43

Tabel 43 Tinggi Energi Di Hulu dan Hilir Pelimpah

Variasi

debit

(10-4 m3s)

v1

(10-2 ms)

v2

(10-1 ms)

Hd

(m)

He1

(10-2 m)

He2

(10-2 m)

3 22727 288462 0015 150263 172411

429 32079 382653 0017 17052 214630

536 39391 418527 0020 20079 249279

750 53879 426136 0024 24148 312555

938 65468 434028 0029 29218 366014

Untuk menghitung kecepatan aliran saat awal loncat air digunakan rumus sebagai

berikut

vu = 税2龟纵官ᄌ 寡圭) vu = 税2果981 纵015 ᄌ 0ノ015)

vu = 179925 ms

Dengan mengetahui kecepatan aliran saat awal mulai loncat air maka dapat dihitung

ketinggian air saat awal loncat air dengan menggunakan rumus

Yu = Q

B x vu

Yu = tノi呛浅

008 x 179925 = 208410-3 m

Setelah parameter vu dan Yu diketahui kemudian dapat dihitung bilangan Froude

dengan Persamaan 23

Fr = vu税苹铺您u

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 62: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

56

Fr = 179925radic内寰铺iiini寰恼 = 1258308

Loncat hidrolis dengan bilangan Froude sebesar 1258308 maka termasuk dalam

kategori loncatan kuat Lebih jelasnya bisa dilihat di Gambar 47

Gambar 416 Grafik Hubungan Panjang Loncat Hidrolik Hasil Penelitian USBR

Dengan mengetahui bilangan Froude (Fr) dan ketinggian aliran air saat awal loncat

hidrolis maka kedalaman akhir loncatan dapat diperoleh menggunakan rumus

Persamaan 24

Y2

Yu = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1)

Y2 = (12 (radic1 ᄌ 8瓜)n - 1) x Yu

Y2 = (12 (税1 ᄌ 81258308n - 1) x 2084 10-3 m

Y2 = 3606110-2 m

Untuk lebih jelasnya hasil perhitungan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 44

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 63: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

57

Tabel 44 Hasil Perhitungan Kecepatan Awal Loncat Air (vu) Ketinggian Awal

Loncatan (Yu) Bilangan Froude (Fr) Kedalaman Akhir Loncatan (Y2)

Variasi

debit

Q

(10-4 m3s)

vu

(m)

Yu

(10-3 m) Fr

Y2

(10-2 m)

1 3 179925 2084 1258 36061

2 429 181012 2960 1062 43308

3 536 182631 3667 963 48133

4 750 184767 5074 828 56493

5 938 187403 6253 757 63859

Untuk mencari energi spesifik (Es) pada awal loncat dan saat akhir loncat hidrolis

dapat diperoleh dari Persamaan 26

Pada titik saat awal loncat air

Es1 = Yu + vu潜n苹

Es1 = 2084 10-3 + 179925潜n铺内寰 = 0167084m

Untuk mencari energi spesifik pada akhir loncat air maka terlebih dahulu dihitung

kecepatan alirannya (vy2) dengan rumus Persamaan 21

v = 夸霹

vy2 = tノi呛浅纵Y2 x B )

vy2 = tノi呛浅纵0036061 x 008 )

= 0103990 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 64: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

58

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat hidrolis dapat dihitung dengan rumus

Persamaan 26

Es2 = Y2+ 懦s潜潜n苹

Es2 = 36061 10-2 + iit内内i潜n诺内寰 = 36612 10-2 m

Untuk menghitung kedalaman kritis (kondisi dimana aliran air mengalami peralihan

dari superkritis menjadi subkritis) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus

Persamaan 28

Yc = 瞬婆潜苹遣

q = 夸批

q = tノi呛浅ii寰 = 3750 10-3 m3s m

Yc = 瞬纵t呢闹ノi呛遣邹潜内寰遣 = 0011275 m

Untuk mencari energi spesifik pada titik saat kedalaman kritis maka terlebih dahulu

dihitung kecepatan alirannya (vc) dengan rumus Persamaan 21

vc = 夸霹

vc = tノi呛浅纵Yc x B )

vc = tノi呛浅纵0011275 x 008 )

= 0332582 ms

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 65: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

59

Kemudian energi spesifik pada akhir loncat air dapat diperoleh dengan rumus

Persamaan 26

Esc = Yc + 懦宁潜n苹

Esc = 1127510-2 + ittn闹寰n潜n诺内寰 = 1691310-2 m

Perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel 45

Tabel 45 Hasil Perhitungan Energi Spesifik Pada Awal Loncat Air (Es1) Energi

Spesifik Pada Akhir Loncat Air (Es2) Kedalaman Kritis (Yc) Energi Spesifik Pada

Kedalaman Kritis (Esc)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3 m)

vu

(ms)

Es1

(m)

Y2

(10-2 m)

vy2

(ms)

Es2

(10-2 m)

Yc

(10-2 m)

vc

(ms)

Esc

(10-2 m)

3 2084 179925 016708 36061 010390 36612 11275 033258 1691

429 2960 181012 016996 43008 0124561 43799 14302 037457 2145

536 3667 182631 017366 48113 0139122 49120 16596 040349 2489

750 5074 184767 017907 56943 0164367 58325 20770 045138 3115

938 6253 187403 018525 63859 0183509 65576 24101 048624 3615

Panjang Loncat air (Lj) dapat diperoleh dengan rumus Persamaan 25

Lj = 6 (Y2-Yu)

Lj = 6 (3606110-2-208410-3) = 0203862 m

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 66: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

60

Hasil perhitungan secara lengkap pada semua variasi debit dapat dilihat pada Tabel

46

Tabel 46 Hasil Perhitungan Panjang Loncat Hidrolis (Lj)

Q

(10-4 ms)

Yu

(10-3m)

Y2

(10-2m) Fr Kategori loncatan

Lj

(m)

3 2084 36061 1258 Loncatan kuat 0203862

429 2960 43008 1062 Loncatan kuat 0240291

536 3667 48113 963 Loncatan kuat 0266801

750 5074 56943 828 Loncatan tetap 0311217

938 06253 63859 757 Loncatan tetap 0345636

Panjang loncat air (Lj) juga dapat dihitung dengan menggunakan grafik hubungan

panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR pada Gambar 416 Contoh pada debit

ke-1 dengan nilai Fr sebesar 1258 kemudian ditarik garis keatas pada grafik hingga

memotong garis hubungan panjang loncat hidrolis hasil penelitian USBR Titik

tersebut kemudian ditarik garis ke kiri sampai memotong sumbu ordinat LjY2

dengan nilai sebesar 601 lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 417

Gambar 417 Contoh Perhitungan Panjang Loncat Hidrolik Menggunakan Grafik

USBR

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 67: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

61

Setelah mendapat nilai 껨仆n 601 maka loncat hidrolis dapat dihitung

Lj = 601 y2

Lj = 601 3606110-2

Lj = 0216727 m

Secara lengkap hasil perhitungan dengan menggunakan grafik USBR dapat dilihat

pada Tabel 47

Tabel 47 Hasil Panjang Loncat Hidrolis (Lj) Menggunakan Grafik USBR

Q

(10-4 ms) Fr

Y2

(10-2m)

拐裹2 Lj

(m)

3 1258 36061 601 0216727

429 1062 43008 603 0259338

536 963 48113 61 0293489

750 828 56943 613 0349061

938 757 63859 615 0392733

Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan didapatkan data panjang maksimal

gerusan (X maks) dan kedalaman maksimal gerusan (Z maks) data hasil pengamatan

secara lengkap pada semua variasi debit dan kemiringan hulu bendung dapat dilihat

pada Tabel 48

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 68: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

62

Tabel 48 Pengamatan Panjang Maksimal Gerusan (X maks) dan Kedalaman

Maksimal Gerusan (Z maks)

Variasi Debit

ke- Kemiringan

Debit

(10-4 m3s)

Z maks

(m)

X maks

(m)

1

31 3 0025 014

32 3 0024 013

33 3 0025 012

2

31 429 0038 017

32 429 0035 018

33 429 0033 019

3

31 536 0038 020

32 536 0038 026

33 536 0039 020

4

31 750 0047 030

32 750 0050 030

33 750 0050 028

5

31 938 0050 035

32 938 0050 041

33 938 0050 052

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 69: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

63

44 Pembahasan Data

Semua data hasil olahan diplot kedalam grafik untuk kemudian dianalisis Ada 3

fokus analisa untuk data-data di atas Berikut pembahasan hasil pengolahan data

441 Hubungan Kedalaman Air dengan Energi Spesifik dari Loncat Hidrolis

Berdasarkan grafik dalam Gambar 418 dapat dilihat hubungan antara kedalaman air

dengan kehilangan energi yang terjadi akibat loncatan hidrolis Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi debit ke-1

Gambar 418 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (E) Pada Variasi Debit Ke-1

Kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial yang memiliki

puncak lengkung karena persamaan hubungan antara kedalaman air dengan energi

spesifik merupakan persamaan kuadrat Setiap titik dalam kurva ini merupakan

integrasi posisi ordinat yang menyatakan kedalaman air sepanjang loncat hidrolis dan

y = -10113x2 + 17995x - 00163

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0 002 004 006 008 01 012 014 016 018 02

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es) Untuk Variasi Debit Ke-1

Garis Linearsudut 45

Debit 1

1

C

2

45

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 70: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

64

absis menyatakan energi spesifik yang diurai dari loncatan hidrolis Cara membaca

kurva parabolik ini dimulai dari titik 1 C dan 2 Titik 1 sebagai awal kurva yang

ordinatnya mewakili kedalaman air di titik 1 dan absisnya menunjukkan besarnya

energi spesifik di titik 1 Terlihat untuk debit yang sama ketika kedalaman air

semakin naik seiring dengan energi spesifik yang semakin turun Sampai kemudian

kurva ini melewati titik puncak atau titik kritis di C Kedalaman air di titik kritis ini

disebut kedalaman kritis (critical depth) lebih besar dari kedalaman di titik 1 (Yu)

dan lebih kecil dari kedalaman di titik 2 (Y2) Saat kedalaman kritis inilah energi

spesifik adalah minimum Hal ini sesuai dengan pendapat Chow bahwa keadaan

kritis dari suatu aliran adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknyandashuntuk suatu

debit tertentundashadalah minimum Setelah itu energi spesifik kembali merangkak naik

nilainya sampai akhirnya berhenti di titik 2 Titik 2 menjelaskan kedalaman air

setelah loncatan hidrolis yang merupakan kedalaman maksimum dengan energi

spesifiknya yang lebih rendah dibanding energi di titik 1 Hubungan antara

kedalaman air dan energi spesfifik ini sesuai dengan formula keduanya yaitu

g2v

YEs2

+=

Besar nilainya titik C atau saat kondisi aliran mencapai keadaan kritis di Tabel 45

yaitu kedalaman air (Yc) adalah 0011275 dan energi spesifik (Es) adalah 0016913

Jika dihubungkan 2 angka ini maka 0011275 = 23 x 0016913 Hal ini sesuai

Rumus 211 pada bab II yaitu Yc = 23 Es Analisis di atas berlaku juga untuk

variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi debit

dapat dilihat pada Gambar 419

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 71: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

65

Gambar 419 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Seluruh Variasi Debit

Berdasarkan Gambar 419 dapat dilihat perkembangan grafik yang semakin

membesar seiring debit yang semakin besar pula Secara lengkap grafik hubungan

kedalaman air (Y) dengan energi spesifik (E) dari masing-masing variasi debit dapat

dilihat di lampiran B

0

001

002

003

004

005

006

007

008

009

01

0000 0050 0100 0150 0200

Y (m

)

Es (m)

Hubungan Antara Ketinggian Air (Y) Dengan Energi Spesifik (Es)

Garis Linearsudut 45

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

45

Y1 = -1011x2 + 1799x - 0016

Y2 = -1078x2 + 1988x - 0023

Y3 = -1115x2 + 2127x - 0029

Y4 = -1190x2 + 2396x - 0042

Y5 = -1229x2 + 2601x - 0053

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 72: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

66

442 Hubungan Debit (Q) dan Kedalaman Maksimal Gerusan Sedimen

(Zmaks) dengan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Berdasarkan grafik dalam Gambar 420 dapat dilihat hubungan antara debit aliran (Q)

dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) yang terjadi dengan

penggunaan kemiringan pada hulu bendung Sebagai sampel pembahasan digunakan

data dari variasi kemiringan hulu 31 Kurva yang terbentuk adalah pola linier karena

persamaan hubungan antara debit dengan kedalaman maksimal gerusan (Zmaks)

merupakan persamaan linier Y= 3613x+0018 Dari grafik terlihat untuk debit

yang semakin besar maka kedalaman maksimal gerusan pun juga semakin tinggi

Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang lain Sedangkan perbandingan

antar grafik dari semua variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat pada Gambar

421

Gambar 420 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks)

y = 36132x + 00183

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks

(m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung 31

kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 73: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

67

Gambar 421 Grafik Hubungan Antara Debit Aliran (Q) Dengan Kedalaman

Maksimal Gerusan Pada Sedimen (Zmaks) Pada Berbagai Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 421 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap kedalaman maksimal gerusan Secara lengkap grafik hubungan antara debit

aliran (Q) dengan kedalaman maksimal gerusan pada sedimen (Zmaks) dari masing-

masing variasi kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 36132x + 00183

y = 4096x + 00152

y = 40875x + 00153

000

001

002

003

004

005

006

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

Z m

aks (

m)

Q (m3s)

Hubungan Debit (Q) Dengan Maks Gerusan Sedimen Pada Seluruh Variasi Debit Dan Kemiringan Hulu Bendung

kemiringan 31

kemiringan 32

kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 74: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

68

433 Hubungan Kedalaman Air (Y) dengan bilangan Froude (Fr)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat Hubungan kedalaman air (Y)

dengan bilangan froude (Fr) terjadi akibat adanya variasi debit (Q) Sebagai sampel

pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 422 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Variasi Debit Ke-1

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola lengkung parabola atau polynomial karena

persamaan hubungan antara kedalaman air dengan bilangan froude merupakan

persamaan kuadrat Y= 17270x2 - 8409x + 9494 Dari grafik terlihat kedalaman air

yang semakin bertambah saat loncat hidrolis maka besarnya bilangan froude semakin

turun dari kondisi superkritis hingga melewati titik kedalaman kritis atau bilangan Fr

= 1 kemudian menjadi subkritis Analisis di atas berlaku juga untuk variasi debit yang

lain

y = 17270x2 - 84096x + 94942

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0010 0020 0030 0040

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Variasi Debit Ke-1

Debit 1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 75: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

69

Gambar 423 Grafik Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude (Fr)

Pada Seluruh Variasi Debit Dan Variasi Kemiringan Hulu Bendung

Berdasarkan Gambar 423 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

variasi debit (Q) bahwa setiap bertambahnya debit bilangan froude saat awal loncat

hidrolis yang dihasilkan semakin kecil Secara lengkap grafik hubungan kedalaman

air (Y) dengan bilangan Froude (Fr) pada seluruh variasi debit (Q) dapat dilihat di

lampiran B

y = 17270x2 - 84096x + 94942

y = 10446x2 - 62022x + 86577 y = 76229x2 - 51411x + 82222

y = 48667x2 - 39142x + 7608

y = 35626x2 - 32651x + 7294

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0000 0020 0040 0060 0080

Bila

ngan

frou

de (F

r)

Y (m)

Hubungan Kedalaman Air (Y) Dengan Bilangan Froude Pada Seluruh Variasi Debit

Debit 1

Debit 2

Debit 3

Debit 4

Debit 5

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 76: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

70

444 Hubungan Variasi Debit (Q) dan Kemiringan Pada Hulu Bendung

Terhadap Panjang Maksimal Gerusan Yang Terjadi (X maks)

Berdasarkan grafik pada Gambar 424 dapat dilihat hubungan antara panjang gerusan

(X maks) dengan variasi debit akibat penggunaan kemiringan pada hulu bendung

Sebagai sampel pembahasan digunakan data dari variasi kemiringan hulu 31

Gambar 424 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Grafik kurva yang terbentuk adalah pola linier yaitu posisi ordinat yang menyatakan

panjang gerusan dan absis yang menyatakan variasi debit dengan persamaan linier

Y= 4908x + 0040 Dari grafik terlihat untuk bertambahnya debit aliran panjang

gerusan yang terjadi semakin panjang Analisis di atas berlaku juga untuk variasi

debit yang lain Sedangkan perbandingan antar grafik dari semua variasi kemiringan

hulu bendung dapat dilihat pada Gambar 425

y = 4908x + 00401

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X Maks) Pada Kemiringan Hulu 31

Kemiringan 31

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 77: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

71

Gambar 425 Grafik Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal

Maksimal (X Maks) Untuk Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Berdasarkan Gambar 425 dapat dilihat bentuk grafik yang dari tiap masing-masing

kemiringan hulu bendung bahwa tidak terlalu terlihat perbedaan yang berarti antar

tiap masing-masing kemiringan hulu bendung dengan debit aliran yang sama

terhadap panjang gerusan maksimal Secara lengkap grafik Hubungan variasi debit

(Q) dengan panjang gerusan lokal maksimal (X maks) dari masing-masing variasi

kemiringan hulu bendung dapat dilihat di lampiran B

y = 4908x + 00401

y = 40253x + 00883

y = 44023x + 007

000

010

020

030

040

050

060

0E+00 2E-04 4E-04 6E-04 8E-04 1E-03

X (m

)

Q (m3s)

Hubungan Variasi Debit (Q) Dengan Panjang Gerusan Lokal Maksimal (X maks) Pada Seluruh Variasi Kemiringan Hulu

Bendung

Kemiringan 31

Kemiringan 32

Kemiringan 33

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 78: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

72

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

51 Kesimpulan

Setelah semua data diolah dan dianalisa ada 4 kesimpulan dari penelitian ini sesuai

dengan rumusan masalah yang ada Kesimpulannya adalah

1 Dengan debit yang sama kedalaman air di hilir hampir tidak terjadi perbedaan

pada setiap variasi kemiringan hulu bendung ogee Kedalaman air saat awal

loncatan hidrolis lebih rendah dibandingkan setelah loncatan tetapi energi

spesifik saat awal loncatan hidrolis lebih besar dibanding setelah loncatan Energi

spesifik maksimal terjadi pada saat awal loncatan air dengan debit tertinggi

93810-4 m3s energi spesifiknya mencapai 01853 m

2 Semakin besar debit yang dialirkan pada saluran maka kedalaman maksimal

gerusan lokal juga semakin besar Kedalaman gerusan maksimal terjadi saat debit

tertinggi 93810-4 m3s yakni mencapai kedalaman 0050 m

3 Bilangan froude semakin kecil dengan bertambahnya kedalaman air dan

menurunnya kecepatan aliran air saat terjadi proses loncatan hidrolis dan berubah

dari kondisi superkritis menjadi subkritis kemudian dengan bertambahnya debit

dan bertambahnya kedalaman air grafik bilangan froude semakin mendatar

Bilangan froude maksimal terjadi saat debit terendah 310-4 m3s yakni bilangan

froude mencapai 126

4 Penggunaan variasi kemiringan hulu bendung dengan 5 macam variasi debit

yang telah ditentukan peneliti antara 310-4 m3s sampai 93810-4 m3s tidak

berpengaruh signifikan pada bentuk gerusan

52 Saran

1 Penelitian ini diharapkan bisa dicoba untuk tipe pelimpah atau bangunan air yang

lain semisal tipe mercu pelimpah yang dimodofikasi seperti mercu bentuk

gergaji dan penggunaan kolam olak tipe USBR Vlughter dan yang lain sehingga

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar

Page 79: JATI IRAWAN JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS …/Pengaru… · Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncat Air dan ... 1. Percobaan dalam perencanaan ini dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

73

akan diketahui bentuk ideal bangunan air untuk mengurangi gerusan lokal dan

timbunan lokal di hilir

2 Pengamatan terhadap perkembangan gerusan sedimen di hilir sebaiknya

memperhitungkan aspek waktu Sehingga kita dapat memperhitungkan waktu

yang dibutuhkan untuk membentuk gerusan yang terjadi

3 Diperlukan adanya modifikasi alat pada Hydraulic bench dan flume dapat lebih

mudah untuk melakukan pengamatan

4 Seluruh penelitian ini menggunakan kemiringan dasar saluran 1 Hal ini bisa

dikembangkan kembali untuk variasai kemiringan dasar saluran mulai dari

maximum positive bed slope +30 hingga maximum negative bed slope ndash10

5 Diperlukan peningkatan kapasitas debit pompa agar variasi debit yang

digunakan lebih beragam dan jarak interval debit lebih besar