Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
BUKUPEDOMAN PRAKTIKUM
HIDROLIKA
EDISI 1
Terbitan :
Edisi 2 – 2015 – oleh Tim Lab Sipil
Penerbit
Laboratorium Hidrolika
Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Pancasila
Jakarta 2014
Hanya digunakan untuk lingkungan FT UP
ii
BUKU PEDOMAN PRAKTIKUM
HIDROLIKA
Edisi 1
Tim Penyusun,
Dwi Ariyani. ST. MT
Ir. Akhmad Dofir, MT
Tempat dan Tanggal
Jakarta, 28 Juni 2015
Penerbit,
LABORATORIUM HIDROLIKA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASILA
Percetakan
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASILA
Jakarta
Catatan :
Hanya dipergunakan dalam lingkungan FTUP Dilarang memperbanyak/menggandakan/mengkopy sebagian atau
keseluruhan serta memperdagangkan tampa seijin dan sepengatuhan penerbit/penulis
iii
LEMBAR PENGESAHAN
MODUL PRAKTIKUM : HIDROLIKA DAN MEKANIKA FLUIDA
Modul ini disahkan pada :
Hari/Tanggal : 2 Juli 2015
Oleh : Ketua Jurusan Teknik Sipil
Dengan ini menyatakan bahwa modul ini berlaku 2 (dua) tahun, terhitung mulai
disahkannya modul ini.
Jakarta, 2 Juni 2015
Ir Akhmad Dofir, MT
iv
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb. Dengan mengucapkan syukur Alhamdulillah kepada Allah swt atas terbitnya buku panduan praktikum hidrolika ini, buku ini telah dilakukan beberapa kali revisi dan beberapa kali penambahan materi yang tentunya telah disesuaikan dengan kondisi perkembangan teknologi dan tingkat kebutuhan. Pada buku panduan ini disesuaikan dengan materi-materi standart yang ditetapkan oleh instansi yang berwenang dengan mencantumkan Standart Nasional Indonesia (SNI) pada setiap jenis percobaan. Semoga dengan buku panduan ini dapat semakin memperbaiki hasil-hasil percobaan baik untuk praktikum mahasiswa maupun untuk melakukan penelitian. Dan kami mengucapkan terimakasih atas semua saran dan kritikan yang telah kami terima, mudah-mudahan buku panduan ini dapat memenuhi criteria yang diharapkan. Wassalamualikum Wr. Wb
Jakarta, 28 Februari 2014 Penyusun
v
TATA TERTIB DAN PERATURAN LABORATORIUM HIDROLIKA
I. Umum 1. Setiap Praktikan wajib hadir 15 menit sebelum dimulainya praktikum. 2. Mengisi daftar hadir dan menyerahkan laporan pendahuluan kepada
asisten bersangkutan. Penguasaan terhadap materi dalam laporn pendahuluan akan menentukan apakah praktikan boleh melaksanakan praktikum atau tidak untuk materi tersebut.
3. Praktikan diwajibkan hadir dan melakukan praktikum sesuai jadwal yang telah ditentukan. Jika tidak hadir pada jadwal yang telah ditentukan praktikum untuk materi yang bersangkutan dinyatakan gugur. Pengecualian hanya berlaku untuk keadaan-keadaan yang tidak dapat dihindarkan.
4. Setiap praktikan wajib memiliki buku asistensi dan kartu praktikum, dan harus diserahkan kepada asisten setiap kali akan melakukan praktikum menyerahkan data atau asistensi laporan.
5. Tiap regu minimal terdiri dari 3 orang. Bila pada saat praktikum anggota regu yang hadir kurang dari 2 orang maka regu yang bersangkutan tidak diperkenankan untuk melakukan praktikum.
6. Data-data hasil praktikum dibuat rangkap dua dan ditunjukan kepada asisten yang bersangkutan untuk diperiksa dan diparaf, satu untuk praktikum yang lainnya untuk arsip Lab, data paling lambat diserahkan 2 jam setelah praktikum. Bagi yang terlambat mengumpulkan data, praktikum untuk materi tersebut dinyatakan gugur.
7. Laporan untuk materi praktikum yang telah dilaksanakan sudah harus diasistensi sebelum melakukan praktikum untuk materi berikutnya.
8. Pengetikan, format dan lampiran-lampiran dalam pembuatan laporan harus sesuai dengan yang telah ditentukan.
9. Setiap kesulitan yang dihadapi praktikan baik dilapangan maupun pada saat pembuatan laporan dapat dikonsultasikan ke asisten yang bersangkutan.
10. Semua praktikan ikut bertanggungjawab terhadap Kebersihan Laboratorium selama pelaksanaan praktikum
11. Untuk kegiatan praktikum lebih dari jam 18.00 kunci lab dapat dipinjam di satpam dan wajib mengisi daftar peminjaman dan setelah selesai praktikum semua pintu dan jendela harus dikunci
12. Kunci Lab Sipil tidak diperkenankan dibawa pulang dengan alas an apapun
13. Untuk materi praktikum yang dinyatakan gugur, tidak disediakan waktu praktikum susulan.
II. Alat Praktikum 1. Alat praktikum dipinjam dari laboratorium hidrolika 2. Peminjaman alat dilakukan oleh kepala regu/ kelompok dengan
mengisi formulir peminjaman dan diparaf oleh asisten yang bersangkutan pada saat pengambilan dan pengembalian alat.
vi
3. Setiap praktikan bertanggung jawab penuh terhadap alat yang sedang digunakan, dan berkewajiban untuk mengganti atau memperbaiki alat-alat yang rusak/hilang
4. Alat yang sudah diperdunakan harus dalam keadaan baik dan bersih dari tanah/kotoran yang ditempatkan kembali dengan rapi pada tempat semula
III. Laporan Pendahuluan Laporan pendahuluan adalah laporan yang harus diserahkan kepada asisten yang bersangkutan sebelum menempuh suatu materi praktikum, dan akan diadakan Tanya jawab oleh asisten untuk mengetahui penguasaan materi praktikum dari praktikan untuk menentukan apakah praktikan yang bersangkutan boleh melakukan praktikum atau tidak. Laporan praktikum harus dibuat satu buah untuk setiap praktikan bukan perkelompok. Isinya :
Tujuan praktikum yang akan ditempuh Rumus-rumus yang akan digunakan berikut pembuktiannya Sket dan keterangan bagian-bagian alat yang akan dipergunakan
sejauh yang telah dipelajari atau diketahui dari kuliah atau literature Uraian/keterangan tentang cara melakukan praktikum sejauh yang
telah dipelajari/diketahui dari kuliah/literature.
IV. Laporan Lengkap 1. Laporan diketik diatas kertas A4 dengan jarak pengetikan 2 spasi
dengan huruf standart 2. Batas Pengetikan
- Jarak pinggiran kertas sebelah kiri ke naskah = 4 cm - Jarak pinggiran kertas sebelah kanan ke naskah = 3 cm - Jarak pinggiran kertas sebelah bawah ke naskah = 2,5 cm - Jarak pinggiran kertas sebelah atas ke naskah = 4 cm
Jika pada halaman yang bersangkutan terdapat judul bab 3. Laporan diberi cover standart + plastik 4. Isi laporan
- Lembar persetujuan dari asisten mengetahui kepala Lab Hidrolika dan mekanika fluida
- Kata pengantar - Daftar isi - Laporan praktikum/ perhitungan :
a. Maksud dan tujuan praktikum b. Alat-alat yang digunakan c. Pembahasan teori : penurunan/pembuktian rumus d. Jalannya percobaan e. Data-data f. Perhitungan + grafik-grafik g. Kesimpulan
- Daftar pustaka
vii
5. Laporan sudah diketik dan dijilid rapi pada saat dikumpulkan dan tidak melampaui waktu yang telah ditentukan serta telah ditandatangani Kepala Lab dan Asisten.
V. Penilaian penilaian ditentukan oleh : 1. Kehadiran 2. Penguasaan materi laporan pendahuluan 3. Pelaksanaan praktikum 4. Aistensi 5. laporan
VI. Sanksi Sanksi akan diberikan kepada praktikan yang melanggar ketentuan di atas sesuai dengan ketentuan yang berlaku
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv TATA TERTIB DAN PERATURAN LABORATORIUM HIDROLIKA ............ v
I. Umum ........................................................................................................ v II. Alat Praktikum ........................................................................................... v III. Laporan Pendahuluan ............................................................................... vi IV. Laporan Lengkap ...................................................................................... vi V. Penilaian .................................................................................................. vii VI. Sanksi....................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi BAB 1 ALIRAN MELALUI BENDUNG ........................................................ 1
1.1. Pendahuluan............................................................................................... 1 1.2. Dasar Teori ................................................................................................ 1 1.2.1. Mercu Ogee ............................................................................................... 1 1.2.2. Peredam Energi .......................................................................................... 1 1.2.3. Debit Melalui Bendung ............................................................................. 2 1.2.4. Loncatan Hidrolik Pada Bendung .............................................................. 3 1.3. Maksud dan Tujuan ................................................................................... 4 1.3.1. Maksud ...................................................................................................... 4 1.3.2. Tujuan ........................................................................................................ 4 1.4. Alat Yang Digunakan ................................................................................ 4 1.4.1. Alat ............................................................................................................ 4 1.4.2. Bahan ......................................................................................................... 4 1.5. Prosedur Percobaan ................................................................................... 4 1.6. Gambar Alat .............................................................................................. 5
BAB 2 PENGUKURAN DEBIT PADA SALURAN ALAM.......................... 8 2.1. Pendahuluan............................................................................................... 8 2.2. Dasar Teori ................................................................................................ 8 2.2.1. Pengukuran Dengan Pelampung ................................................................ 8 2.2.2. Pengukuran Dengan Current Meter ........................................................... 9 2.3. Maksud dan Tujuan Percobaan................................................................ 10 2.4. Alat yang Digunakan ............................................................................... 10 2.5. Prosedur Percobaan ................................................................................. 10 2.5.1. Pengukuran Dengan Pelampung .............................................................. 10 2.5.2. Pengukuran Dengan Current Meter ......................................................... 11 2.6. Gambar Alat ............................................................................................ 12
BAB 3 ALIRAN DALAM SALURAN TERBUKA ...................................... 15 3.1. Pendahuluan............................................................................................. 15 3.2. Dasar Teori .............................................................................................. 15 3.2.1. Pengukuran Debit Aliran ......................................................................... 15 3.2.2. Dasar Perumusan ..................................................................................... 16 3.3. Maksud Dan Tujuan ................................................................................ 16
ix
3.4. Alat Yang Digunakan .............................................................................. 16 3.5. Prosedur Percobaan ................................................................................. 17 3.6. Gambar Alat ............................................................................................ 17
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 20
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Standart Desain Mercu Ogee Type 1 ................................................. 1
Gambar 1.2. Peredam Energi.................................................................................. 2
Gambar 1.3. Sketsa Aliran Melalui Bendung .......................................................... 2
Gambar 1.4. Bendung Mercu Ogee Type 1 ............................................................. 5
Gambar 1.5. Meteran .............................................................................................. 5
Gambar 1.6. Stopwatch dan Penggaris ................................................................... 5
Gambar 1.7. Saluran Terbuka ................................................................................. 6
Gambar 2.1. Pelampung ........................................................................................ 10
Gambar 2.2. Daerah Pengukuran dengan Pelampung ......................................... 10
Gambar 2.3. Bak Ukur .......................................................................................... 12
Gambar 2.4. Pengukuran Kedalaman air di sungai ............................................. 12
Gambar 2.5. Pengukuran Kecepatan air di sungai ............................................... 12
Gambar 2.6. Alat Currentmeter Flowwatch FL-03 ............................................... 13
Gambar 3.1. Pita Ukur .......................................................................................... 17
Gambar 3.2. Alat ukur ambang tipis segiempat dan segitiga ............................... 17
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data dan analisa praktikum aliran melalui bendung .............................. 7
Tabel 2.1. Data dan analisa Praktikum pengukuran debit dengan alat current meter
............................................................................................................................... 14
Tabel 3.1. Data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan alat
ukur ambang tajam segiempat ............................................................................... 18
Tabel 3.2. Analisa data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan
alat ukur ambang tajam segiempat ........................................................................ 18
Tabel 3.3. Data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan alat
ukur ambang tajam segitiga .................................................................................. 18
Tabel 3.4. Analisa data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan
alat ukur ambang tajam segitiga ............................................................................ 19
1
BAB 1
ALIRAN MELALUI BENDUNG
1.1. Pendahuluan Bendung selain digunakan sebagai peninggi elevasi muka air, juga dapat
digunakan sebagai alat ukur debit air. Bendung dan bendungan masing-masing memiliki fungsi yang berbeda.
Bendung dibuat sebagai peninggi elevasi muka air sehingga dengan kondisi permukaan air yang telah dibendung air dapat dialirkan ke tempat yang diinginkan.
Sedangkan bendungan digunakan untuk menampung aliran, bila terjadi over flow diharapkan tidak terjadi banjir besar yang diakibatkan terlalu tingginya elevasi permukaan air yang mengalir pada saluran tersebut, atau dengan kata lain fungsi daripada bendungan tersebut sebagai pengendali banjir.
1.2. Dasar Teori
1.2.1. Mercu Ogee Mercu Ogee berbentuk tirai luapan bawah dari bandung ambang
tajamaerasi. Oleh karena itu mercu ini tidak akan memberikan tekanan subatmosfir pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan airpada debit rencana. Untuk debit yang lebih rendah, air akan memberikan tekanan ke bawah pada mercu
Gambar 1.1. Standart Desain Mercu Ogee Type 1
Sumber: Kriteria Perencanaan Bangunan Utama (KP02),2010
1.2.2. Peredam Energi Aliran di atas bendung di sungai dapat menunjukkan berbagai perilaku
disebelah bendung akibat kedalaman air yang ada h2. Gambar 4.15 menyajikan kemungkinan-kemungkinan yang terjadi dari pola aliran diatas bendung. Kasus A menunjukkan aliran tenggelam yang menimbulkan sedikit sajagangguan di permukaan berupa timbulnya gelombang. Kasus B menunjukkan loncatan tenggelam yang lebih diakibatkan oleh kedalaman air hilir yang lebih besar, daripada oleh kedalaman konjugasi. Kasus C adalah keadaan loncat air di mana kedalaman air hilir sama dengan kedalaman konjugasi loncat air tersebut. Kasus D terjadi apabila kedalaman air hilir kurang dari kedalaman konjugasi; dalam hal ini loncatan akan bergerak ke hilir.
2
Gambar 1.2. Peredam Energi Sumber: Kriteria Perencanaan Bangunan Utama (KP02),2010
Semua tahap ini bisa terjadi di bagian hilir bendung yang di bangun di
sungai. Kasus D adalah keadaan yang tidak boleh terjadi, karena loncatan air akan menghempas bagian sungai yang tak terlindungi dan umumnya menyebabkanpenggerusan luas.
1.2.3. Debit Melalui Bendung Bendung merupakan konstruksi untuk meninggikan elevasi muka air di
sungai dan berfungsi pula sebagai sarana pengukur debit aliran. Di samping itu bendung juga merupakan bentuk bangunan pelimpah yang paling sederhana. Sifat-sifat aliran melalui bendung pada awalnya dikenal sebagai dasar perencanaan pelimpah dengan mercu bulat, yakni profil pelimpah yang ditentukan sesuai dengan bentuk permukaan tirai luapan bawah di atas bendung mercu tajam.
Gambar 1.3. Sketsa Aliran Melalui Bendung
Debit yang mengalir di atas bendung dapat dihitung dengan formula
sebagai berikut:
3
3)(23
2PYogBCdQ …….……………………………(1)
Sumber : (Bambang Triatmojo, Hidraulika I, 1993, hal.213)
dimana :
(Yo-P) = jarak vertikal antara muka air di hulu bendung dengan puncak bendung
B = lebar bendung
Cd = koefisien debit
1.2.4. Loncatan Hidrolik Pada Bendung Aliran air yang melewati bendung akan mengalami loncatan hidraulik
akibat terjadinya pelepasan energi karena berubahnya kondisi aliran dari aliran superkritik menjadi aliran subkritik. Pada umumnya loncatan hidraulik dipakai sebagai peredam energi pada hilir bendung, saluran irigasi atau struktur hidraulik yang lain untuk mencegah pengikisan struktur di bagian hilir.
Suatu loncatan hidraulik dapat terbentuk pada saluran apabila memenuhi persamaan sebagai berikut :
2
11
2 8112
1Fr
y
y ……………………………………... (2)
2
1
1
11
)(gy
vFr ……………………………………....................... (3)
Adapun panjang loncatan air (L) dapat dihitung dengan rumus empiris sebagai berikut:
)(7.5 12 yydsL …………………………………...................(4)
(Sumber : Bambang Triatmojo, Hidraulika I, 1993, hal.138)
dengan:
2y = tinggi muka air di hilir loncatan hidraulik
1y = tinggi muka air di hulu loncatan hidraulik
v1 = kecepatan aliran di hulu
1Fr = bilangan froude
g = percepatan gravitasi
4
1.3. Maksud dan Tujuan
1.3.1. Maksud Maksud dari praktikum aliran melalui bending adalah untuk : 1. Mencari waktu berdasarkan volume yang ditentukan 2. Menentukan besarnya nilai, y0, y1, dan y2
1.3.2. Tujuan Sedangkan tujuan dari praktikum aliran melalui bending adalah : 1. Mendemonstrasikan aliran melalui bendung. 2. Menunjukkan bahwa bendung dapat digunakan sebagai alat ukur debit. 3. Menghitung koefisien pelimpah yang terjadi. 4. Menggambarkan garis muka air dan garis energi. 5. Menggambarkan grafik hubungan antara H-Q, Q-Cd, dan H-Cd.
1.4. Alat Yang Digunakan
1.4.1. Alat Peralatan yang digunakan dalam praktikum bendung adalah sebagai
berikut :
1. Model bendung(Ogee weir type 1) dengan lantai belakang kolam olak USBR type 3
2. Saluran terbuka 3. Point gauge 4. Mistar/ pita ukur
1.4.2. Bahan Bahan yang digunakan dalam praktikum bendung adalah sebagai berikut :
1. Air
1.5. Prosedur Percobaan 1. Memasang model bendung pada saluran terbuka. 2. Mengalirkan air pada saluran terbuka. 3. Mengukur debit yang terjadi. 4. Mencatat harga y0dengan menggunakan point gauge. 5. Menentukan besarnya koefisien debit Cd melalui bendung dengan
menggunakan persamaan (1). 6. Menggambarkan profil aliran yang terjadi. 7. Mengamati loncatan hidraulik yang terjadi di hilir bendung, mengukur 2y ,
1y , dan L serta menentukan kecepatan yang terjadi pada aliran di hulu loncatan hidraulik. Membandingkan panjang loncatan hidraulik tersebut dengan persamaan (3).
8. Mengamati bagian mana yang akan mengalami gerusan yang membahayakan.
5
1.6. Gambar Alat
Gambar 1.4. Bendung Mercu Ogee Type 1
Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
Gambar 1.5. Meteran
Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
Gambar 1.6. Stopwatch dan Penggaris
Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
6
Gambar 1.7. Saluran Terbuka
Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
7
Tabel 1.1. Data dan analisa praktikum aliran melalui bendung Percobaan Yo (cm) Y1(cm) Y2 (cm) L1 (cm) L2(cm) Cd
1 2 3 4 5
Sumber : Hasil Analisa Tim Penyusun Modul
8
BAB 2 PENGUKURAN DEBIT PADA SALURAN ALAM
2.1. Pendahuluan
Saluran alam atau biasa disebut Saluran terbuka adalah saluran dimana air mengalir dengan muka air bebas.Pada semua titik di sepanjang saluran ,tekanan permukaan air adalah sama, yang biasanya adalah tekanan atmosfir.Pada saluran terbuka , variabel aliran sangat tidak teratur baik terhadap ruang maupun waktu.Variabel tersebut adalah tampang lintang saluran,kekasaran,kemiringan dasar,belokan,debit aliran dan sebagainya.(Triadmojo, B,Hidraulika II,Hal 103).
Debit (discharge), atau besarnya aliran sungai (stream flow) adalah volume aliran yang mengalir melalui suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Biasanya dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik ( m3/det) atau liter per detik (l/det). Pengukuran debit yang dilaksanakan di suatu pos duga air tujuannya terutama adalah membuat lengkung debit dari pos duga air yang bersangkutan.Lengkung debit dapat merupakan hubungan yang sederhana antara tinggi muka air dan debit.
2.2. Dasar Teori Pengukuran kecepatan aliran dilakukan dengan cara antara lain : a. Menggunakan alat pengukur aliran (current meter) mengukur kecepatan
rata-rata pada segmen-segmen penampang dengan membagi-bagi penampang saluran secara vertikal.
b. Menggunakan pelampung yang dihanyutkan ke dalam aliran dengan mencatat laju pelampung pada jarak tertentu.
(Suroso,A., Mekanika Fluida dan Hidrolika)
Pengukuran debit; cara sederhana untuk mengukur debit adalah dengan cara tidak langsung yaitu dengan pengukuran kecepatan aliran.
2.2.1. Pengukuran Dengan Pelampung Pengukuran dengan pelampung Adalah metode tertua dan paling simpel
yang dilakukan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran terbuka. Dilakukan dengan cara mengamati waktu yang di perlukan pelampung untuk melewati jarak yang telah di tentukan. (Shariff, A., Hydraulics and Fluid Mechanics, hal 223).
Pengukuran dengan pelampung:
- Penggal Sungai AB ditentukan jarak (L) - Pelampung di lepas dititik 0 ke titik A sepanjang jarak yang telah ditentukan dengan tujuan agar kecepatan pelampung stabil.Setelah pelampung mencapai titik A pengukuran waktu dilakukan hingga mencapai titik B dengan menggunakan stopwatch.Dari hasil pengukuran waktu tersebut maka akan di dapatkan Variabel kecepatan (V) dengan membagi jarak (L) terhadap waktu (T) yang didapat dari hasil pengukuran.
9
- Lebar sungai sebaiknya dibagi 3(tiga) bagian yaitu kanan-tengah-kiri - Pengukuran sebaiknya dilaksanakan setiap ½ jam (menurut petunjuk instruktur) - Kecepatan rerata vertikal perlu dikalikan dengan faktor K:
K = 0,85 K = 0,60 untuk kedalaman kurang dari 0,5 m K = 0,90 – 0,95 untuk kedalaman lebih dari 4 m
2.2.2. Pengukuran Dengan Current Meter V merupakan kecepatan aliran air sungai
Dengan menggunakan alat current meter digital maka didapatkan angka kecepatan aliran air sungai dengan satuan km/detik, yang kemudian dikonversikan ke m2/detik untuk mendapatkan debit aliran air sungai.
Pengukuran vertikal pada dua titik 0,2H dan 0,8H (H=kedalaman); V = (V0,2 +V0,8)/2…………………………………...................(5)
Pengukuran vertikal pada tiga titik: V = ½ (V0,6 + (V0,2 +V0,8)/3)…………………………………..(6)
Pengukuran vertikal pada empat dan lima titik:
dengan: V 0,2 = Vpada kedalaman 0,2 dari permukaan air (m/det) V 0,6 = V pada kedalaman 0,6 dari permukaan air (m/det) V 0,8 = V pada kedalaman 0,8 dari permukaan air (m/det) V p = V pada permukaan air (m/det) V d = V pada dasar sungai (m/det) Cara Menghitung debit aliran suatu penampang:
a. Mean Area Method b. Mid Area Method
dengan: B = lebar penampang basah pada pias Vn = kecepatan rata-rata aliran pada penampang pias
BHHVV
Q nnnn
2211
BVHQ nn ..
10
Hn = tinggi penampang basah pada pias Bilangan Froude : Fr =
√ (Pengaruh gravitasi lebih berperan)
Dengan V dan Y adalah kecepatan dan kedalaman aliran, adapun konsep dari bilangan froude yaitu jika nilai Fr < 1 maka termasuk aliran subkritis, kritis jika Fr = 1 , dan superkritis apabila Fr > 1. (Shadiq, F., HIDROLIKA Praktis&Mudah, hal 47).
2.3. Maksud dan Tujuan Percobaan Dalam percobaan ini diharapkan agar praktikan mampu memahami
bagaimana cara pengukuran debit pada saluran alam,serta dapat mengaplikasikannya dalam bidang ilmu teknik sipil.
Tujuan dari percobaan ini yaitu : a. Menentukan Bilangan Froude berdasarkan debit yang mengalir. b. Menentukan kecepatan rata-rata vertikal pada percobaan current meter. c. Menentukan kecepatan rata-rata (permukaan) pada percobaan pelampung. d. Menentukan debit pada saluran alam.
2.4. Alat yang Digunakan Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini yaitu :
1. Satu buah pelampung(d = 25 cm)
Gambar 2.1. Pelampung
2. Satu Unit Current-meter dan Control Display Unit 3. Stop watch 4. Tiang pengukur kedalaman 5. Alat ukur panjang (Meteran)
2.5. Prosedur Percobaan
2.5.1. Pengukuran Dengan Pelampung
Gambar 2.2. Daerah Pengukuran dengan Pelampung
B Finish start
start
0
50 meter 10 meter
A
11
Pengukuran kecepatan aliran permukaan mengikuti prosedur sebagai berikut : 1. Mempersiapkan daerah pengukuran pada saluran alam (sungai) dengan
patok – patok ditandai dengan titik 0, titik A ,dan titik B 2. Menentukan jarak titik 0 ke titik A sejauh 10 meter dan jarak titik A ke
titik B sejauh 50 meter. 3. Melepaskan Pelampung dari titik 0 sejauh 10 meter menuju titik A dengan
tujuan agar kecepatan pelampung menjadi stabil.Kemudian ketika pelampung mencapai titik A maka dilakukan perhitungan waktu hingga pelampung mencapai titik B.
4. Pekerjaan di atas dilakukan di daerah kiri, kemudian tengah dan kanan, kemudian diulangi sebanyak 3 kali, untuk mendapatkan harga kecepatan rata-rata.
2.5.2. Pengukuran Dengan Current Meter Pengukuran kecepatan aliran dengan Current meter mengikuti prosedur sebagai berikut: a. Menyiapkan satu unit Current meter b. Mengukurpenampang melintang saluran yang akan digunakan
sebagai saluran percobaan. c. Semua peralatan setelah siap, kemudian membagi-bagi penampang
aliran menjadi 3 (tiga) pias atau bagian dengan lebar permukaan yang sama.
d. Mengukur tinggi air penampang basah saluran, lebar permukaan basah dan lebar permukaan air setiap pias.
e. Memasukkan stik dan propeller Current meter kedalam saluran dan ditempatkan pada masing-masing kedalaman 0,2H: 0,6H: dan 0,8H, (H = tinggi muka air dari dasar saluran). Dipilih sesuai kedalaman aliran.
f. Menempatkan Propeler tegak lurus menghadap arus aliran, setelah tepat pada posisi yang dimaksud kemudian menekan tombol pada counter bersamaan dengan itu juga menjalankan stopwatch sampai pada interval waktu tertentu (50 detik) counter dan menghentikan stop watch, kemudian mencatat jumlah putaran (N) pada counter.
g. Mengulangi percobaan diatas diulang sebanyak 3 kali untuk beberapa tinggi muka air (H) sesuai dengan perubahan aliran yang ditentukan.
h. Menghitung kecepatan tiap pengukuran, menghitung kecepatan rata-rata.
12
2.6. Gambar Alat
Gambar 2.3. Bak Ukur Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
Gambar 2.4. Pengukuran Kedalaman air di sungai Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
Gambar 2.5. Pengukuran Kecepatan air di sungai Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
13
Gambar 2.6. Alat Currentmeter Flowwatch FL-03 Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
14
Tabel 2.1. Data dan analisa Praktikum pengukuran debit dengan alat current meter
Pias ke Kedalaman Lebar
Titik Pengukuran
Kece-patan (V)
Kece-patan (V) Vrata-rata Q Fr
(-) (m) (m) (m) Km/jam m/det (m/dt) (m3/dt) (-) 1
(Kiri)
2 (Tengah)
3 (Kanan)
Sumber : Hasil Analisa Tim Penyusun Modul
15
BAB 3 ALIRAN DALAM SALURAN TERBUKA
3.1. Pendahuluan Untuk memenuhi kebutuhan air pengairan irigasi bagi lahan-lahan
pertanian, debit air di daerah bendung harus lebih cukup untuk disalurkan ke saluran-saluran (induk-sekunder-tersier) yang telah disiapkan di lahan-lahan pertanaman. Agar penyaluran air pengairan ke suatu areal lahan pertanaman dapat diatur dengan sebaik-baiknya (dalam arti tidak berlebihan atau agar dapat dimanfaatkan seefisien mungkin, dengan mengingat kepentingan areal lahan pertanaman lainnya) maka dalam pelaksanaanya perlu dilakukan pengukuran debit air. Pengukuran debit air dapat dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan pelampung atau current meter, dan pengukuran debit sevara langsung, dengan menggunakan alat ukur debit yang terdapat pada saluran-saluran irigasi, bisa dengan menggunakan alat ukur ambang tajam berbentuk trapezium (cipoletti), alat ukur ambang tajam berbentuk kotak (rechbok) dan alat ukur ambang tajam berbentuk segetiga/V notch (Thompson).
3.2. Dasar Teori
3.2.1. Pengukuran Debit Aliran Bendung merupakan konstruksi untuk menaikkan permukaan air di
sungai dan berfungsi juga sebagai sarana pengukur debit aliran. Di samping itu bendung juga merupakan bentuk bangunan pelimpah yang paling sederhana. Sifat-sifat aliran yang melalui bendung pada awalnya dikenal sebagai dasar perencanaan pelimpah dengan mercu bulat, yakni profil pelimpah yang ditentukan sesuai dengan bentuk-bentuk permukaan tirai luapan bawah atas bendung mercu tajam.
Debit yang mengalir di atas bendung dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Q = 2045,1 x H 2,5994…………………………………...................(7)
atau
Q = 3)(.2.3
2PYogBCd …………………………………...........(8)
Dengan (Yo - P) adalah jarak vertikal antara muka air hulu bendung dengan puncak Terdapat dua metoda pengukuran debit aliran permukaan bebas , yaitu : a. Pengukuran tidak langsung
1) Pelampung 2) Pengukuran dengan Current Meter 3) Menggunakan Persamaan Manning
16
b. Pengukuran langsung 1) Alat Ukur Pintu Romjin 2) Sekat Ukur Thompson 3) Alat Ukur Parshall Flume 4) Alat Ukur Cipoletti (Trapesium) 5) Alat Ukur Rechbok (Segiempat) 6) Alat Ukur V-Notch (Segitiga)
3.2.2. Dasar Perumusan Pada praktikum kali ini, melakukan pengukuran debit secara langsung di
Laboratorium dengan alat ukur debit yang berbentuk Segiempat ( dan Segitiga 1. Lubang Segiempat
………………………………….............(9)
Q = Debit aliran yang melimpas di atas dasar lubang Cd = Koefisien kontraksi B = Lebar lubang H = Head di atas dasar lubang g = 9.81 m/det2
2. Lubang Segitiga
………………………………….......(10)
Q = Debit aliran yang melimpas di atas dasar lubang Cd = Koefisien kontraksi θ = Sudut bukaan segitiga H = Head di atas dasar lubang
3.3. Maksud Dan Tujuan Maksud dan tujuan dalam melakukan praktikum ini adalah : a. Menghitung debit air yang melimpas pada saluran terbuka dengan
menggunakan alat ukur ambang tipis berbentuk segitiga dan segiempat b. Mengetahui bentuk puncak peluap segitiga dan segiempat dan koefisien
dibit alirannya dari hasil perhitungan.
3.4. Alat Yang Digunakan a. Saluran Terbuka b. Sekat segiempat dan sekat segitiga dimana sisi-sisi dalam sekat itu
meruncing, dibuat dari pelat logam, (baja, alumunium dan lain-lain dari
17
kayu lapis. Sekat ini tetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara waktu).
c. Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur untuk mengukur tinggi air.
3.5. Prosedur Percobaan 1. Memasang model bendung pada saluran terbuka. 2. Mengalirkan air kedalam saluran terbuka. 3. Catat volume yang melimpas dalam waktu tertentu untuk mendapatkan
debit alirannya.Mencatat harga h. 4. Menentukan besarnya koefisien debit yang melalui bendung dengan
menggunakan rumus di atas. 5. Catat volume yang melimpas dalam waktu tertentu untuk mendapatkan
debit alirannya.
3.6. Gambar Alat
Gambar 3.1. Pita Ukur Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
Gambar 3.2. Alat ukur ambang tipis segiempat dan segitiga Sumber: Laboratorium Hidrolika Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Pancasila
18
Tabel 3.1. Data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan alat ukur ambang tajam segiempat
H (m)
Volume (m3)
Waktu (s)
Debit (m3/s)
Sumber : Hasil Analisa Tim Penyusun Modul
Tabel 3.2. Analisa data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan alat ukur ambang tajam segiempat
No H
(m) Volume
(m3) Waktu
(s) Debit (m3/s)
Q2/3 Log Q
Log H
3/2*Log H H3/2
1
2
3
4
5
Sumber : Hasil Analisa Tim Penyusun Modul
Tabel 3.3. Data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan alat ukur ambang tajam segitiga
H (m)
Volume (m3)
Waktu (s)
Debit (m3/s)
Sumber : Hasil Analisa Tim Penyusun Modul
19
Tabel 3.4. Analisa data praktikum pengukuran debit pada saluran terbuka dengan alat ukur ambang tajam segitiga
No H
(m) Volume
(m3) Waktu
(s) Debit (m3/s)
Q2/3 Log Q
Log H
3/2*Log H H5/2
1
2
3
4
5
Sumber : Hasil Analisa Tim Penyusun Modul
20
DAFTAR PUSTAKA Chow,V.T.: Open channel hydraulic. McGraw-Hill, New York1959. Soemarto, C.D.; 1999, Hidrologi Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta. Kriteria Perencanaan Bangunan Utama (KP) 02. Badan Pusat Statistik, Dinas Pekerjaan Umum, 2010 Bambang Triatmojo, Hidraulika I, 1993 Suroso,A., Mekanika Fluida dan Hidrolika Laboratorium Hidrolika, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila