JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
ANALISIS PENGARUH KEMIRINGAN DASAR SALURAN TERHADAP DISTRIBUSI KECEPATAN DAN DEBIT ALIRAN PADA VARIASI AMBANG LEBAR Restu Wigati1), Subekti 2), Kiki Tri Prihatini 3) 1)2)
3)
Jurusan Teknik Sipil,Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jenderal Sudirman Km.3 Cilegon 42435. E-mail :
[email protected],
[email protected]
Alumni Program Studi S-1 Teknik Sipil,Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Jl. Jenderal Sudirman Km.3 Cilegon 42435
ABSTRAK Dalam pengukuran debit aliran pada saluran, alat yang umum digunakan adalah ambang lebar, selain Thomson, pintu sorong dan ambang tajam. Alat ukur debit dengan metode ambang lebar banyak digunakan untuk mengukur debit pada bangunan irigasi. Sejauh ini belum ada penelitian mengenai pengaruh kemiringan dasar saluran terhadap distribusi kecepatan dan debit aliran pada variasi ambang lebar. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kemiringan dasar saluran (I) terhadap distribusi kecepatan (V) dan debit aliran (Q) pada variasi ambang lebar (A). Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen di Laboratorium Hidraulika Fakultas Teknik UNTIRTA dengan menggunakan ambang lebar buatan pada alat Standard Tilting Flume. Hasil penelitian menunjukan bahwa variasi kemiringan dasar saluran (I) dapat meningkatkan kecepatan (V) dan debit aliran terukur (Qterukur) pada variasi ambang lebar (A). Hal ini dikarenakan energi kinetik diatas ambang telah dialihkan kedalam energi potensial disebelah hilir saluran, sehingga adanya ambang menyebabkan perubahan karateristik aliran seperti kecepatan dan atau turbulensi. Sedangkan variasi kemiringan dasar saluran (I) dapat menurunkan debit aliran teroritis (Q teoritis) pada variasi ambang lebar (A). Kata kunci: kemiringan, ambang lebar, distribusi kecepatan, debit aliran
ABSTRACT In measuring of flow rate on the channel, the tool that is commonly used, is the width threshold in addition to Thomson, sliding doors and sharp threshold. Discharge measuring device using width threshold method is widely used to measure discharge in irrigation. So far no studies on the effects of the channel bottom slope on the distribution of velocity and flow rate on the width threshold variation. The purpose of this study was to determine the effect of the channel bottom slope (I) on the distribution of velocity (V) and flow rate (Q) on the width threshold variation (A). The study was conducted with experimental methods in hydraulics Laboratory, Faculty of Engineering UNTIRTA by using an artificial width threshold on the Standard Tilting Flume tool. The results showed that the variation of the channel bottom slope (I) can increase the velocity (V) and the measured flow rate (Qmeasured) on the width threshold variation (A). This is because the kinetic energy above the threshold has been diverted into the adjacent downstream channel potential energy, so that the threshold causes changes in characteristics such as speed and flow or turbulence. While the variation of the channel bottom slope (I) can decrease theoretical flow rate (Qtheoretical) on the width threshold variation (A). Keywords : slope, the threshold width, the velocity distribution, flow rate.
1.
PENDAHULUAN Sungai merupakan salah satu sumber air permukaan yang banyak dimanfaatkan, hal ini disebabkan karena pertimbangan kuantitas airnya yang cukup melimpah dan kemudahannya dalam memanfaatkan. Pemanfatan air sungai dapat dilakukan secara langsung atau dengan menggunakan bangunan-bangunan tertentu, seperti bangunan bendung dan bendungan.
Untuk memenuhi kebutuhan air yang tidak terlalu banyak, pemanfaatan air sungai secara langsung (free intake) sudah mencukupi. Namun, seiring dengan laju pertumbuhan penduduk, serta peningkatan jumlah dan jenis kegiatan untuk memenuhi berbagai kebutuhan air, diperlukan pembangunan bangunan tertentu untuk pemanfaatan sumber daya airnya secara lebih luas. Adanya sarana bangunan air
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
1
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
memungkinkan adanya pengelolaan (management) air sungai secara lebih baik. Pengukuran debit aliran pada saluran, alat yang umum digunakan adalah ambang lebar, Thomson, pintu sorong dan ambang tajam. Alat ukur debit dengan metode ini banyak digunakan untuk mengukur debit pada bangunan irigasi. Sejauh ini belum ada penelitian mengenai pengaruh kemiringan dasar saluran terhadap distribusi kecepatan dan debit aliran pada variasi ambang lebar. 2.
TINJAUAN PUSTAKA Peluap disebut ambang lebar apabila t > 0,66 H dengan t adalah tebal peluap dan H adalah tinggi peluapan. Titik A dan B adalah ujung hulu dan hilir dari peluap. Tinggi air di atas peluap pada titik A adalah H sedang pada titik B adalah h, dan b dalah lebar (panjang dalam arah melintang saluran) peluap (Bambang Triatmodjo, 1996).
Gambar 1.Peluap Ambang Lebar
2012
Persamaan Bernoulli P1+½.ρ.v12+h1.ρ.g = P2+½.ρ.v22+h2.ρ.g
(1)
Dari persamaan tersebut dapat ditentukan kecepatan aliran
V 2 g ( H h)
(2)
Debit aliran : Q = Cd b 2 g x ( Hh2 h3 ) (3) Menurut Nur Yuwono (1977), untuk bermacam- macam bentuk ambang dengan menggunakan harga m sesuai dengan konstruksi ambangnya dan persamaannya sebagai berikut: Qmaks = 1,71x m x Cd x b x H3/2 (4) Ambang lebar adalah bagian dasar pelimpah yang berfungsi sebagai alat pengukur aliran. Bentuk penampang pelimpah aliran dari ambang tajam yaitu penampang berbentuk empat persegi panjang (SNI-036455.3-2000; SNI-033-6455.5-2000). Menurut Chow (1959) dalam buku Open Channel Hydraulics bahwa pengaruh akibat percepatan gravitasi bumi terhadap aliran dinyatakan dengan rasio gaya inersia dengan gaya percepatan gravitasi bumi (g). Rasio ini diterapkan sebagai bilangan Froude (Fr) yang didefinisikan dengan rumus : = . (5)
Gambar 2. Isometri Ambang Lebar pada Saluran 3.
METODOLOGI PENELITIAN Pelaksanaan penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, diantaranya tahap persiapan bahan dan peralatan, pembuatan media kerja, pengujian pendahuluan,
pengujian (running), kesimpulan.
analisis
data
dan
a. Persiapan bahan dan peralatan Tahap ini meliputi studi literatur serta mempersiapkan alat dan bahan yang akan
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
2
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
diperlukan selama penelitian. Pada tahap ini dilakukan pemeriksaan kesiapan komponen alat standard tilting flume, seperti pompa, bagian penggerak tilting dan instrumen pendukung yang lain. Serta membuat kajian tentang kemiringan dan ambang lebar yang akan digunakan. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini dikelompokan dalam dalam tiga bagian, yaitu : 1. Alat utama yang dipergunakan dalam pengujian berupa flume dengan panjang 3 m, lebar 0,078 m, dan tinggi 0.25 m. Serta kemiringan dasar saluran dapat diatur hingga maksimum +3% dan kemiringan minimum hingga -1%. 2. Model ambang dasar yang terbuat dari kayu dengan dimensi lebar 7,8 cm, tinggi 10,5 cm, tebal bervariasi mulai dari A1 = 6 cm, A2 = 9 cm, A3 = 12 cm, dan A4 = 15 cm. 3. Alat bantu yang dipergunakan selama proses pengujian ; antara lain tabung pitot, meteran/ penggaris, lilin/ malam. b. Pengujian pendahuluan Uji pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui karakteristik pola aliran berkaitan dengan angka Froude (Fr). Dalam penelitian ini aliran dianggap sebagai subkritik dimana Fr nilainya kurang dari satu. c.
2012
Tahap ini meliputi pengoperasian model dengan mencatat distribusi kecepatan aliran di tiga titik (hulu, diatas ambang, dan hilir), tinggi peluapan hulu, tinggi peluapan hilir, dan kedalaman muka air hilir. 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN a. Hasil uji pendahuluan Pada penelitian ini kemiringan dasar saluran yang ditetapkan adalah 0.001 – 0.010, ambang dasar sungai yang dibuat yaitu 6 cm, 9 cm, 12 cm, dan 15 cm dengan lebar dan tinggi ambang dasar saluran konstan yaitu 7.8 cm dan 10.5 cm dan debit yang dialirkan adalah konstan dengan angka Froude (Fr) < 1. Pemberian kode untuk setiap kali running bertujuan untuk membedakan jenis serta variasi dari ambang lebar, dimana kode tersebut terdiri dari enam digit yang terdiri dari huruf dan angka. Kode huruf pertama I menunjukan kemiringan dasar saluran (slope), kode huruf kedua menunjukan menunjukan variasi debit aliran. Angka-angka yang terdapat dibelakang huruf menunjukan urutan variasinya. b. Hasil pengujian (running) Data hasil uji aliran yang telah dilakukan disajikan pada Tabel 1. berikut ini.
Pengujian (running) Tabel 1. Hasil uji aliran Δh
No.
2.
3.
4.
g Cd
(cm)
1.
Tinggi Muka Air
Δs
0.245
0.49
0.735
0.98
(cm)
245
245
245
245
A
b
(cm)
I₁Qb₁A₁ I₁Qb₁A₂
H
h
Dambang
Dhilir
h₁
h₂
h₃
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
6
7.8
4.9
3.5
4.0
2.2
1.0
1.4
7.5
9
7.8
5.6
3.3
4.0
2.2
1.0
1.5
7.9
I₁Qb₁A₃
12
7.8
6.0
3.2
3.8
2.2
1.0
1.7
8.5
I₁Qb₁A₄
15
7.8
6.1
3.0
3.4
2.2
1.0
1.8
10.5
I₂Qb₂A₁
6
7.8
5.1
3.4
3.7
2.2
1.0
1.7
7.8
I₂Qb₂A₂
9
7.8
5.4
3.4
3.7
2.2
1.0
1.8
8.3
I₂Qb₂A₃
12
7.8
5.7
3.4
3.6
2.2
1.0
1.7
8.8
I₂Qb₂A₄
15
7.8
5.8
3.3
3.5
2.2
1.0
1.8
9.8
I₃Qb₃A₁
6
7.8
5.2
3.5
3.7
2.2
1.0
1.7
8.8
I₃Qb₃A₂
9
7.8
5.4
3.4
3.5
2.2
1.0
1.8
9.6
I₃Qb₃A₃
12
7.8
5.7
3.2
3.4
2.2
1.0
1.9
10.3
I₃Qb₃A₄
15
7.8
5.9
3.0
3.4
2.2
1.0
1.9
10.8
I₄Qb₄A₁
6
7.8
5.2
3.5
3.6
2.2
1.0
1.8
9.3
I₄Qb₄A₂
9
7.8
5.5
3.4
3.5
2.2
1.0
1.9
10.8
I₄Qb₄A₃
12
7.8
5.7
3.3
3.3
2.2
1.0
2.0
10.8
I₄Qb₄A₄
15
7.8
5.8
3.0
3.0
2.2
1.0
2.2
11.3
Kode (m/det²)
0.60
0.60
0.60
0.60
9.81
9.81
9.81
9.81
Muka Air Pitot
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
3
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
Tabel 1. Hasil uji aliran (Lanjutan) Δh
Tinggi Muka Air
Δs
g
No.
Cd (cm)
5.
1.225
6.
7.
10.
245
1.47
245
1.715
8.
9.
(cm)
245
1.96
245
2.205
245
2.450
245
A
(m/det²)
0.60
0.60
0.60
0.60
0.60
0.60
b
Kode
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
9.81
Muka Air Pitot
H
h
Dambang
Dhilir
h₁
h₂
h₃
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
I₅Qb₅A₁
6
7.8
5.1
3.5
3.5
2.2
1.0
1.9
9.8
I₅Qb₅A₂
9
7.8
5.4
3.4
3.5
2.2
1.0
1.9
9.8
I₅Qb₅A₃
12
7.8
5.7
3.2
3.3
2.2
1.0
2.0
10.8
I₅Qb₅A₄
15
7.8
5.9
3.0
3.0
2.2
1.0
2.4
11.8
I₆Qb₆A₁
6
7.8
5.1
3.5
3.4
2.2
1.0
1.9
9.3
I₆Qb₆A₂
9
7.8
5.5
3.4
3.4
2.2
1.0
2.0
9.8
I₆Qb₆A₃
12
7.8
5.8
3.2
3.0
2.2
1.0
2.4
10.3
I₆Qb₆A₄
15
7.8
5.9
3.0
2.8
2.2
1.0
2.5
12.3
I₇Qb₇A₁
6
7.8
5.1
3.5
3.4
2.2
1.0
1.9
8.8
I₇Qb₇A₂
9
7.8
5.4
3.4
3.4
2.2
1.0
2.0
10.3
I₇Qb₇A₃
12
7.8
5.7
3.1
3.2
2.2
1.0
2.0
11.8
I₇Qb₇A₄
15
7.8
5.9
3.0
2.8
2.2
1.0
2.5
11.8
I₈Qb₈A₁
6
7.8
5.1
3.5
3.3
2.2
1.0
2.1
8.8
I₈Qb₈A₂
9
7.8
5.5
3.4
3.4
2.2
1.0
2.0
10.3
I₈Qb₈A₃
12
7.8
5.8
3.2
3.3
2.2
1.0
2.0
11.8
I₈Qb₈A₄
15
7.8
5.9
3.0
2.8
2.2
1.0
2.5
11.8
I₉Qb₉A₁
6
7.8
5.1
3.5
3.4
2.2
1.0
2.0
9.8
I₉Qb₉A₂
9
7.8
5.5
3.4
3.3
2.2
1.0
2.1
10.8
I₉Qb₉A₃
12
7.8
5.8
3.2
3.1
2.2
1.0
2.2
11.8
I₉Qb₉A₄
15
7.8
5.9
3.0
2.8
2.2
1.0
2.4
12.3
I₁₀Qb₁₀A₁
6
7.8
5.1
3.5
3.4
2.2
1.0
2.0
9.8
I₁₀Qb₁₀A₂
9
7.8
5.5
3.4
3.3
2.2
1.0
2.1
10.8
I₁₀Qb₁₀A₃
12
7.8
5.8
3.2
3.1
2.2
1.0
2.3
11.3
I₁₀Qb₁₀A₄ 15 7.8 5.9 3.0 2.8 2.2 1.0 2.5 12.3 Keterangan : Δh = beda tinggi ;Δs = jarak kemiringan; cd = koefisien debit; g = percepatan gravitasi; A = ambang lebar; b = lebar saluran; Dambang = kedalaman aliran diatas ambang; Dhilir = kedalaman aliran hilir; H = tinggi permukaan air hulu; h = tinggi permukaan air hilir; h₁ = tinggi permukaan air tabung pitot hulu; h₂ = tinggi permukaan air tabung pitot atas ambang; h₃ = tinggi permukaan air tabung pitot hilir.
c. Analisis data Hasil analisa debit teoritis dan debit terukur dapat dilihat pada pada Tabel 2 berikut ini. Tabel 2. Analisa data No.
I
A
Qteoritis
La
V₁
V₂
V₃
Qterukur
(cm)
(m³/det)
(m²)
(m/det)
(m/det)
(m/det)
(m³/det)
6
0.00160
0.0031
0.443
0.524
1.213
I₁Qb₁A₂
9
0.00161
0.0031
0.443
0.542
I₁Qb₁A₃
12
0.00162
0.0030
0.443
0.578
I₁Qb₁A₄
15
0.00153
0.0027
0.443
I₂Qb₂A₁
6
0.00158
0.0029
0.443
I₂Qb₂A₂
9
0.00163
0.0029
I₂Qb₂A₃
12
0.00167
0.0028
I₂Qb₂A₄
15
0.00164
0.0027
Kode
I₁Qb₁A₁ 1.
2.
0.001
0.002
Frambang
Frhilir
0.00164
0.084
0.261
1.245
0.00169
0.087
0.268
1.291
0.00171
0.095
0.278
0.594
1.435
0.00158
0.103
0.309
0.578
1.237
0.00167
0.096
0.266
0.443
0.594
1.276
0.00172
0.099
0.275
0.443
0.578
1.314
0.00162
0.097
0.283
0.443
0.594
1.387
0.00162
0.101
0.298
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
4
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
Tabel 1. Hasil uji aliran (Lanjutan) No.
I
A
Qteoritis
La
V₁
V₂
V₃
Qterukur
(cm)
(m³/det)
(m²)
(m/det)
(m/det)
(m/det)
(m³/det)
6
0.00165
0.0029
0.443
0.578
1.314
I₃Qb₃A₂
9
0.00163
0.0027
0.443
0.594
I₃Qb₃A₃
12
0.00158
0.0027
0.443
0.611
I₃Qb₃A₄
15
0.00150
0.0027
0.443
I₄Qb₄A₁
6
0.00165
0.0028
0.443
I₄Qb₄A₂
9
0.00164
0.0027
I₄Qb₄A₃
12
0.00163
0.0026
I₄Qb₄A₄
15
0.00149
I₅Qb₅A₁
6
0.00163
I₅Qb₅A₂
9
I₅Qb₅A₃
12
I₅Qb₅A₄ I₆Qb₆A₁
Kode
Frambang
Frhilir
0.00167
0.096
0.283
1.372
0.00162
0.101
0.295
1.422
0.00162
0.106
0.306
0.611
1.456
0.00162
0.106
0.313
0.594
1.351
0.00167
0.100
0.291
0.443
0.611
1.456
0.00167
0.104
0.313
0.443
0.626
1.456
0.00161
0.110
0.313
0.0023
0.443
0.657
1.489
0.00154
0.121
0.321
0.0027
0.443
0.611
1.387
0.00167
0.104
0.298
0.00163
0.0027
0.443
0.611
1.387
0.00167
0.104
0.298
0.00158
0.0026
0.443
0.626
1.456
0.00161
0.110
0.313
15
0.00150
0.0023
0.443
0.686
1.522
0.00161
0.126
0.328
6
0.00163
0.0027
0.443
0.611
1.351
0.00162
0.106
0.291
I₆Qb₆A₂
9
0.00164
0.0027
0.443
0.626
1.387
0.00166
0.108
0.298
I₆Qb₆A₃
12
0.00159
0.0023
0.443
0.686
1.422
0.00161
0.126
0.306
I₆Qb₆A₄
15
0.00150
0.0022
0.443
0.700
1.553
0.00153
0.134
0.334
I₇Qb₇A₁
6
0.00163
0.0027
0.443
0.611
1.314
0.00162
0.106
0.283
I₇Qb₇A₂
9
0.00163
0.0027
0.443
0.626
1.422
0.00166
0.108
0.306
I₇Qb₇A₃
12
0.00153
0.0025
0.443
0.626
1.522
0.00156
0.112
0.328
I₇Qb₇A₄
15
0.00150
0.0022
0.443
0.700
1.522
0.00153
0.134
0.328
I₈Qb₈A₁
6
0.00163
0.0026
0.443
0.642
1.314
0.00165
0.113
0.283
I₈Qb₈A₂
9
0.00164
0.0027
0.443
0.626
1.422
0.00166
0.108
0.306
I₈Qb₈A₃
12
0.00159
0.0026
0.443
0.626
1.522
0.00161
0.110
0.328
I₈Qb₈A₄
15
0.00150
0.0022
0.443
0.700
1.522
0.00153
0.134
0.328
I₉Qb₉A₁
6
0.00163
0.0027
0.443
0.626
1.387
0.00166
0.108
0.298
I₉Qb₉A₂
9
0.00164
0.0026
0.443
0.642
1.456
0.00165
0.113
0.313
I₉Qb₉A₃
12
0.00159
0.0024
0.443
0.657
1.522
0.00159
0.119
0.328
I₉Qb₉A₄
15
0.00150
0.0022
0.443
0.686
1.553
0.00150
0.131
0.334
I₁₀Qb₁₀A₁
6
0.00163
0.0027
0.443
0.626
1.387
0.00166
0.108
0.298
I₁₀Qb₁₀A₂
9
0.00164
0.0026
0.443
0.642
1.456
0.00165
0.113
0.313
I₁₀Qb₁₀A₃
12
0.00159
0.0024
0.443
0.672
1.489
0.00162
0.122
0.321
I₃Qb₃A₁ 3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
0.010
I₁₀Qb₁₀A₄ 15 0.00150 0.0022 0.443 0.700 1.553 0.00153 0.134 0.334 Keterangan : I = kemiringan saluran; A = ambang lebar; Qteoritis = 1.71 Cd x b x H¹’⁵; La = Luas alas saluran; V₁ = kecepatan aliran hulu; V₂ = kecepatan aliran atas ambang; V₃ = kecepatan aliran hilir; Qterukur = V2 x La; Frambang (angka froude) = V₂/(g x Dambang)⁰’⁵; Frhilir (angka froude) = V3/(g x Dhilir)⁰’⁵
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
5
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
I terhadap V₂ 0,800
y = 13,28x + 0,589 R² = 0,770
V₂ (m/det)
0,700
y = 9,354x + 0,577 R² = 0,625
A₁ = 6 cm A₂ = 9 cm
0,600
A₃ = 12 cm
y = 9,901x + 0,545 R² = 0,786
y = 8,800x + 0,563 R² = 0,811
A₄ = 15 cm
0,500 0,011
0,010
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
Kemiringan Dasar Saluran (I)
Gambar 3. PengaruhKemiringan Dasar Saluran terhadap Distribusi Kecepatan diatas Ambang (V2) Gambar 3 terlihat bahwa pada A1, A2, dan A3 distribusi kecepatan aliran diatas ambang(V2) mengalami fluktuasi (naik turun) tetapi cenderung meningkat, sedangkan pada A4 terlihat bahwa distribusi kecepatan aliran diatas ambang lebih cenderung meningkat.
Dengan demikian semakin besar kemiringan dasar saluran (I) maka semakin besar distribusi kecepatan aliran diatas ambang (V2) pada variasi ambang lebar begitu juga sebaliknya.
A terhadap V₂ 0,750
y = 0,011x + 0,540 R² = 0,931
V₂ (m/det)
0,700
y = 0,006x + 0,584 R² = 0,970 y = 0,005x + 0,587 R² = 0,414 y = 0,008x + 0,548 R² = 0,759 y = 0,006x + 0,550 R² = 0,970
y = 0,008x + 0,572 R² = 0,982
0,650
0,600
y = 0,003x + 0,557 R² = 0,889 y = 0,001x + 0,574 R² = 0,2
y = 0,009x + 0,546 R² = 0,744
I₁ = 0.001 I₂ = 0.002 I₃ = 0.003 I₄ = 0.004 I₅ = 0.005 I₆ = 0.006 I₇ = 0.007 I₈ = 0.008 I₉ = 0.009
0,550
I₁₀ = 0.010 y = 0,008x + 0,473 R² = 0,979
0,500 3
6
9
12
15
18
Ambang Lebar (A, cm)
Gambar 4.PengaruhAmbang Lebar terhadap Distribusi Kecepatan diatas Ambang (V2) Pada Gambar 4 terlihat juga bahwa variasi kemiringan dasar saluran (I) cenderung meningkatkan distribusi kecepatan aliran diatas ambang (V2) pada variasi ambang lebarnya (A), kecuali di kemiringan dasar saluran I2 (0.002) yang sempat mengalami fluktuasi (naik turun) yang kemudian kembali. Dengan demikian variasi ambang lebar (A)
juga telah mempengaruhi distribusi kecepatan aliran diatas ambang (V2). Hal ini dikarenakan energi kinetik dan energi potensial diatas ambang yang hendak mendekati sisi terjunan akan menyebabkan aliran mengalir sedikit lebih cepat (kecepatan aliran meningkat). Dari Gambar 5 berikut terlihat bahwa pada variasi kemiringan dasar saluran (I),
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
6
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
distribusi kecepatan aliran hilir (V3) mengalami fluktuasi (naik turun) tetapi lebih cenderung meningkat distribusi kecepatan aliran hilirnya (V3). Dengan demikian
2012
semakin besar kemiringan dasar saluran (I) maka semakin besar juga distribusi kecepatan hilirnya (V3) pada variasi ambang lebar (A) begitu juga sebaliknya.
I terhadap V₃ 1,600 y = 16,30x + 1,409 R² = 0,754
V₃ (m/det)
1,500 y = 19,97x + 1,277 R² = 0,669
A₁ = 6 cm
y = 23,60x + 1,311 R² = 0,747
1,400
A₂ = 9 cm y = 14,92x + 1,243 R² = 0,551
1,300
A₃ = 12 cm A₄ = 15 cm
1,200
1,100 0,011
0,010
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
Kemiringan Dasar Saluran (I)
Gambar 5.PengaruhKemiringan Dasar Saluran terhadap Distribusi Kecepatan Hilir (V3) A terhadap V₃ 1,600
y = 0,024x + 1,191 R² = 0,887
y = 0,018x + 1,281 R² = 0,976
1,550
y = 0,015x + 1,271 R² = 0,892
I₁ = 0.001
1,500
y = 0,013x + 1,292 R² = 0,793
1,450
I₂ = 0.002
V₃ (m/det)
I₃ = 0.003 y = 0,017x + 1,284 R² = 0,984 y = 0,021x + 1,203 R² = 0,881
1,400 1,350
I₅ = 0.005
y = 0,016x + 1,133 R² = 0,971
y = 0,015x + 1,224 R² = 0,986
y = 0,024x + 1,191 R² = 0,887
1,300
I₄ = 0.004
I₆ = 0.006 I₇ = 0.007 I₈ = 0.008
1,250
I₉ = 0.009 y = 0,023x + 1,046 R² = 0,879
1,200
I₁₀ = 0.010
1,150 3
6
9
12
15
18
Ambang Lebar (A, cm)
Gambar 6.PengaruhAmbang Lebar terhadap Distribusi Kecepatan Hilir (V3) Sedangkan Gambar 6 terlihat bahwa variasi kemiringan dasar saluran (I) cenderung mengalami peningkatan distribusi kecepatan aliran hilir (V3) pada variasi ambang lebarnya (A). Dengan demikian terlihat bahwa variasi ambang lebar (A) sangat mempengaruhi
distribusi kecepatan hilir saluran (V3), karena ada energi potensial diatas ambang lebar dan hilir saluran sehingga kecepatan aliran meningkat. Hal ini disebabkan ada perbedaan tinggi muka air di hulu, diatas ambang, dan hilir.
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
7
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
I terhadap Qterukur 0,00175
Q terukur (m³/det)
0,00170
y = -0,003x + 0,001 R² = 0,220
0,00165
y = -0,000x + 0,001 R² = 0,004
A₁ = 6 cm
0,00160 A₂ = 9 cm
y = -0,007x + 0,001 R² = 0,341
0,00155
A₃ = 12 cm
y = -0,011x + 0,001 R² = 0,575
A₄ = 15 cm
0,00150 0,00145 0,011
0,010
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
-0,001
Kemiringan Dasar Saluran (I)
Gambar 7. Pengaruh Kemiringan Dasar Saluran terhadap Debit Aliran Terukur Dari Gambar 7 terlihat bahwa variasi kemiringan dasar saluran (I) menyebabkan debit aliran terukur (Qterukur) mengalami fluktuasi (naik turun) tetapi lebih cenderung meningkat. Hal tersebut dikarenakan debit aliran terukur (Qterukur) dengan distribusi
kecepatan aliran diatas ambang (V2) merupakan saling berkaitan sehingga apabila semakin besar kecepatan aliran diatas ambang (V2) maka debit aliran terukur (Qterukur) semakin besar begitu juga sebaliknya.
A terhadap Qterukur 0,00173 0,00171
y = -8E-06x + 0,001 R² = 0,434
0,00168 y = -1E-05x + 0,001 R² = 0,581
Q terukur (m³/det)
0,00166
I₁ = 0.001 I₂ = 0.002 I₃ = 0.003 I₄ = 0.004 I₅ = 0.005 I₆ = 0.006 I₇ = 0.007 I₈ = 0.008 I₉ = 0.009 I₁₀ = 0.010
y = -5E-06x + 0,001 R² = 0,111
y = -8E-06x + 0,001 R² = 0,841
0,00163 y = -1E-05x + 0,001 R² = 0,878
0,00161
y = -5E-06x + 0,001 R² = 0,653 y = -1E-05x + 0,001 R² = 0,821
0,00158
y = -1E-05x + 0,001 R² = 0,802
0,00156 y = -2E-05x + 0,001 R² = 0,900
0,00153
y = -1E-05x + 0,001 R² = 0,656
0,00151 0,00148 3
6
9
12
15
18
Ambang Lebar (A, cm)
Gambar 8. Pengaruh Ambang Lebar terhadap Debit Aliran Terukur Gambar 8 terlihat bahwa variasi ambang lebar (A) menyebabkan debit aliran terukur
(Qterukur) mengalami fluktuasi (naik turun) tetapi lebih cenderung menurun.
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
8
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
I terhadap Qteoritis 0,00170 y = 0,002x + 0,001 R² = 0,538
Q teoritis (m³/det)
0,00165
y = 0,002x + 0,001 R² = 0,206
0,00160
A₁ = 6 cm
y = -0,006x + 0,001 R² = 0,253
A₂ = 9 cm
0,00155
A₃ = 12 cm A₄ = 15 cm
y = -0,006x + 0,001 R² = 0,231
0,00150
0,00145 0,011
0,010
0,009
0,008
0,007
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0,000
Kemiringan Dasar Saluran (I)
Gambar 9.PengaruhKemiringan Dasar Saluran terhadap Debit Aliran Teoritis. Dari Gambar 9 terlihat bahwa pada A1 debit aliran teoritis saluran (Qteoritis) mengalami penurunan di kemiringan dasar saluran I2 (0.002) kemudian debit aliran teoritis (Qteoritis) meningkat di kemiringan dasar I3 (0.003) dan cenderung konstan pada variasi kemiringan dasar saluran lainnya. Sedangkan pada A2 debit aliran teoritis (Qteoritis) cenderung meningkat kemudian konstan walaupun tidak signifikan. Lalu pada A3 dengan variasi kemiringan dasar saluran (I) debit aliran teoritis (Qteoritis) mengalami fluktuasi (naik turun) tetapi lebih cenderung menurun. Sementara pada A4 debit aliran teoritis (Qteoritis) mengalami peningkatan pada
A terhadap Qteoritis
0,00170
y = 1E-07x 3 - 5E-06x 2 + 5E-05x + 0,001 R² = 1
0,00165
Q teoritis (m³/det)
kemiringan dasar saluran I2 (0.002) yang kemudian debit aliran teoritis (Qteoritis) mengalami penurunan di kemiringan dasar saluran I3 (0.003) setelah itu debit aliran teoritis (Qteoritis) cenderung stabil / konstan pada variasi kemiringan dasar saluran (I) lainnya. Dengan demikian hal tersebut menunjukkan bahwa semakin besar kemiringan dasar saluran (I) maka semakin besar debit aliran teoritisnya (Qteoritis) begitu juga sebaliknya. Hal tersebut terlihat bahwa adanya variasi kemiringan dasar saluran (I), debit aliran teoritis (Qteoritis) cenderung meningkat.
y = 2E-07x 3 - 1E-05x 2 + 0,000x + 0,001 R² = 1
0,00160
I₁ = 0.001
y = -2E-06x 2 + 5E-05x + 0,001 R² = 0,927
y = 2E-07x 3 - 1E-05x 2 + 0,000x + 0,001 R² = 1 y = 2E-07x 3 - 1E-05x 2 + 0,000x + 0,001 R² = 1
I₂ = 0.002 I₃ = 0.003
y = 2E-07x 3 - 1E-05x 2 + 0,000x + 0,001 R² = 1 y = 2E-07x 3 - 9E-06x 2 + 9E-05x + 0,001 R² = 1
I₄ = 0.004 I₅ = 0.005
0,00155
I₆ = 0.006 y = -3E-06x 2 + 5E-05x + 0,001 R² = 0,922
I₇ = 0.007 I₈ = 0.008
0,00150
y = -6E-07x 2 - 2E-06x + 0,001 R² = 0,875
I₉ = 0.009
y = -6E-07x 3 + 2E-05x2 - 0,000x + 0,002 R² = 1
I₁₀ = 0.010
0,00145 3
6
9
12
15
18
Ambang Lebar (A, cm)
Gambar 10.PengaruhAmbang Lebar terhadap Debit Aliran Teoritis
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
9
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
Gambar 10 terlihat bahwa di kemiringan dasar saluran I1 dan I2, debit aliran teoritis (Qteoritis) meningkatan pada ambang lebar A2 dan A3 ( 9 cm dan 12 cm) yang kemudian debit aliran teoritis (Qteoritis) mengalami penurunan pada ambang lebar A4 (15 cm). Sedangkan di kemiringan dasar saluran I 3 – I10, debit aliran teoritis (Qteoritis) meningkatan pada ambang lebar A2 (9 cm) yang kemudian mengalami penurunan pada ambang
2012
selanjutnya. Dengan demikian semakin besar ambang lebar maka semakin kecil debit aliran teoritisnya (Qteoritis) begitu juga sebaliknya. Gambar 11 terlihat bahwa distribusi kecepatan aliran ambang saluran (V2) dengan angka Froude ambang (Frambang) adalah berbanding lurus jadi apabila kecepatan aliran ambang saluran (V2) bertambah maka angka Froude ambang (Fr) akan bertambah begitu juga sebaliknya.
Angka Froude Ambang (Frambang)
V2 terhadap Frambang 0,139 0,131 0,123 0,115 y = 0,293x - 0,074 R² = 0,985
0,107 0,099 0,091 0,083 0,075 0,500
0,550
0,600
0,650
0,700
V2 (m/det)
Gambar 11.PengaruhDistribusi Kecepatan diatas Ambang terhadap Angka Froude (Fr) V₃ terhadap Frhilir
Angka Froude Hilir (Frhilir)
0,350
0,330 y = 0,215x - 3E-14 R² = 1
0,310
0,290
0,270
0,250 1,150
1,250
1,350
1,450
1,550
V₃ (m/det)
Gambar 12.PengaruhDistribusi Kecepatan Hilir terhadap Angka Froude (Fr) Gambar 12 terlihat bahwa distribusi kecepatan aliran hilir saluran (V3) dengan angka Froude (Fr) adalah berbanding lurus jadi apabila kecepatan aliran hilir saluran (V3) bertambah maka angka Froude (Fr) akan bertambah begitu juga sebaliknya.
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa |
10
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
Angka Froude Ambang (Frambang)
Q terukur terhadap Frambang 0,140 0,130 y = -182,4x + 0,406 R² = 0,578
0,120 0,110 0,100 0,090 0,080
0,00175
0,00170
0,00165
0,00160
0,00155
0,00150
0,00145
Qterukur (m³/det)
Gambar 13. Pengaruh Debit Aliran Terukur (Qterukur) terhadap Angka Froude hilir (Frhilir) Gambar 13 terlihat bahwa debit aliran terukur (Qterukur) dengan angka Froude hilir (Frhilir) adalah berbanding lurus jadi apabila debit aliran terukur (Qterukur) bertambah maka angka Froude hilir (Frhilir) akan bertambah begitu juga sebaliknya. Berdasarkan Tabel2. perhitungan data penelitian antara Qteoritis dan Qterukur terjadi perbedaan besar debit aliran yaitu deviasi rata-rata sebesar 1.84% dan deviasi absolut rata-rata sebesar 2.21% . Jadi penyimpangan data antara Qteoritis dan Qterukur cukup kecil dengan penyimpangan kurang 5%, sehingga data penyimpangan yang terjadi bias diabaikan. 5. a.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa data dan pembahasan sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Pada penelitian ini semakin besar kemiringan dasar saluran (I) distribusi kecepatan aliran hulunya (V1) tidak mengalami perubahan pada setiap variasi ambang lebar (A). Sedangkan semakin besar kemiringan dasar saluran (I) maka semakin besar distribusi kecepatan aliran diatas ambang (V2), distribusi kecepatan aliran hilirnya (V3) dan debit aliran terukurnya (Qterukur) pada setiap variasi ambang lebar (A). 2. Pada penelitian ini semakin tebal ukuran ambang lebar (A) maka semakin kecil debit aliran teoritis dan terukurnya
(Qteoritis dan Qterukur) pada setiap variasi kemiringan dasar saluran (I). 3. Pada penelitian ini kecepatan aliran di titik bagian hulu, diatas ambang dan hilir mengalami perbedaan (kecepatan meningkat), karena ada energi potensial diatas ambang lebar dan hilir saluran sehingga kecepatan aliran meningkat. Hal ini karena ada perbedaan tinggi muka air di hulu, diatas ambang, dan hilir. b. Saran Berdasarkan hasil beberapa kesimpulan analisa diatas maka disarankan hal-hal sebagai berikut : 1. Sebelum melakukan penelitian sebaiknya perlu dilakukan kalibrasi alat dan debit aliran untuk mendapatkan hasil penelitian yang lebih sesuai. 2. Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan memperhatikan variasivariasi bentuk pelimpah, tinggi dan jenis material ambang. 3. Hasil penelitian ini akan lebih optimal dan berhasil apabila variasi dengan tebal ambang lebar dilakukan semakin banyak sehingga pengaruh yang optimal dapat diketahui, walaupun akan memerlukan waktu cukup lama. 6. DAFTAR PUSTAKA Anonim. Regresi Linier, Regresi Eksponensial dan Regresi Polinomial. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya–
Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
11
JURNAL FONDASI , Volume 1 Nomor 1
2012
ITS.(online 27 Desember 2011 10.00 AM) available athttp://www.4shared.com/get/R9Uu6bc D/bab9tm.html/ Bambang Triatmodjo. 1996. Hidraulika I. Beta Offset. Yogyakarta. Bambang Triatmodjo. 1996. Hidraulika II. Beta Offset. Yogyakarta. Cahyo Ikhlas. 2006. Analisis Distribusi Kecepatan Aliran Seragam Pada Saluran Terbuka Tampang Segiempat. Universitas Sebelas Maret, Semarang. (online3 Mei 2011/11.48PM)availableat http://media.sipil.ft.uns.ac.id/index.php/ mts/article/viewFile/16/16 Dirjen Pengairan Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Metode Pengukuran Debit Pada Saluran Terbuka Dengan Ambang Tajam Persegi Panjang. (SNI-036455.3-2000 dan SNI-03-6455.5-2000). CV. Galang Persada, Bandung. (online3 Mei 2011 10.23PM)available at http://balitbang.pu.go.id/sni/list_kategori _sni_rekap.asp?kd_subpatek=02&kd_ba gian=14&kd_jenis=&kd_status=01 Dirjen Pengairan Departemen Pekerjaan Umum. 1986. Kriteria Perencanaan Bangunan Pengatur Debit. CV. Galang Persada Bandung (online 3 Mei 2011 10.42 PM) available at http://psda.jabarprov.go.id/data/arsip/KP %2004%202010.pdf Mohab. 2008. Alat Ukur Ambang (online 9 Mei 2011 10.01 PM) available at http://mohab.wordpress.com/2008/12/05/ alat-ukur-ambang-lebar/ Radinal. 2009. Bendung Untuk Channel Arus pengukuran Buka. (online9 Mei 2011 10.35 PM) available at http://radinal.wordpress.com/2009/8/25/b endung-untuk-channel-aruspengukuran-bu k a / Rita Mulyandari. 2010. Kajian Gerusan Lokal Pada Ambang Dasar Akibat Variasi Q (Debit), I (Kemiringan) dan T (Waktu). Universitas Sebelas Maret, Surakarta.(online 5 Maret 2011 10.43 PM) available at http://digilib.uns.ac.id/pengguna.php?mn =detail&d_id=17082 Ven Te Chow, 1985, Hidrolika Saluran Terbuka (Open Cahannel Hydraulic), Penerbit Erlangga. Jurusan Teknik Sipil Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
12
