Upload
lamthien
View
236
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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