BAB 3 METODOLOGI 3.1. Pendekatan Penelitian
Adapun pendekatan penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut: a. Peninjauan pustaka mengenai teori-teori ataupun rumus-rumus yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan yang akan digunakan sebagai acuan penulisan dan pembuatan program, b. Pengumpulan data. Data akan digunakan dalam perhitungan manual untuk dijadikan sebagai pembanding hasil program. Selain itu data juga akan digunakan sebagai data input pada program, c. Memodelkan penampang saluran ekonomis yang akan digunakan dalam perhitungan program, d. Menterjemahkan pemodelan penampang saluran ekonomis ke dalam bahasa program, e. Validasi hasil perhitungan program dengan perhitungan manual, jika hasil yang dicapai belum memenuhi syarat (selisih < 1x10-04) maka dilakukan perbaikan terhadap program. Tetapi apabila hasil yang dicapai sudah sesuai syarat dengan hasil manual, maka program dapat digunakan untuk membantu perhitungan penampang saluran ekonomis, f. Menganalisa pengaruh perubahan kekasaran permukaan saluran terhadap kecepatan rata-rata, luas penampang dan volume galian saluran, g. Pembuatan kesimpulan dan saran dari hasil penelitian.
42
43 Pendekatan penelitian yang diatas secara garis besar dapat dilihat pada bagan alir seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1. Mulai
Literature Observation
Problem identification Data Collection Best Hydraulic Section Modeling
Manual Calculation
Create Program Yes
Program Calculation
Program Validation (Δ < 1 x 10-04) Yes Analysis of Influence The Manning Coefficient Changes to Channel Design Conclusion & Recommendation
Selesai Gambar 3.1 Bagan Air Penelitian
No
44 3.2. Pengumpulan Data
Dalam penelitian ini terdapat dua data yang akan digunakan yaitu data daerah irigasi dan data saluran. Data-data daerah irigasi akan digunakan untuk menghitung kebutuhan air. Data-data daerah irigasi yang digunakan adalah luas petak (Apetak), evaporasi (ETo), perkolasi (p), curah hujan (Re), penggantian lapiran air (WLR) dan koefisien tanaman (c). Data-data daerah irigasi yang digunakan adalah data irigasi yang didapatkan dari PERUM JASA TIRTA II. Sedangkan data saluran akan digunakan untuk menghitung penampang saluran ekonomis. Data-data saluran yang digunakan adalah tipe saluran, deskripsi saluran (untuk menentukan nilai n Manning), kemiringan saluran (S), efisiensi saluran (E) dan kemiringan talut (z). 3.3. Memodelkan Penampang Saluran Ekonomis
Untuk menyederhanakan perhitungan untuk mencari penampang saluran yang ekonomis maka dibutuhkan suatu perumusan model matematik. Model matematik penampang saluran ekonomis ini akan digunakan dalam perhitungan manual maupun dalam pembuatan dan perhitungan program. Model matematik penampang saluran ekonomis dapat dilihat pada persamaan dibawah ini :
)
( (
2 ⎧ ⎫ 2 2 2 ⎤ 3 ⎡ 1 ⎪ 1 2 1 z y zy + − ⎪⎛ ⎞ 2 2 2 Q = ⎨⎜ ⎟ ⎢ ⎥ (S) 2 ⎬ × 2 1 + z y − zy 2 ⎪⎝ n ⎠ ⎢⎣ 4 y 1 + z − 2zy ⎥⎦ ⎪ ⎩ ⎭
)
( (
2 2 2 ⎛ 1 ⎞ ⎡ 2 1 + z y − zy ⎤ V = ⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎝ n ⎠ ⎣⎢ 4 y 1 + z 2 − 2zy ⎦⎥
(
)
{(
)
)
A = 2 1 + z 2 y 2 − zy 2
2
3
(S) 12
)
}
pers (3.1)
pers (3.2)
pers (3.3)
45
) ( (2 1 + z )y − zy R= (4y 1 + z )− 2zy T = (4 y 1 + z ) − (2 y 1 + z ) (2 1 + z )y − zy D= (4y 1 + z )− (2y 1 + z ) [(2 1 + z )y − zy ] Z= (4y 1 + z )− (2y 1 + z ) P = 4 y 1 + z 2 − 2zy 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
dimana : Q = debit saluran (m3/det), V = kecepatan rata-rata (m/det), A = luas penampang melintang (m2), P = keliling basah (m), R = jari-jari hidrolik (m), T = lebar puncak (m), D = kedalaman hidrolik (m), Z = faktor penampang, S = kemiringan memanjang saluran, n = koefisien kekasaran Manning, y = tinggi air/tinggi saluran (m) = kemiringan talut.
pers (3.6)
pers (3.7)
1, 5
2
z
pers (3.5)
2
2
2
pers (3.4)
pers (3.8)
46 3.4. Pembuatan Program 3.4.1. Bahasa Pemrograman
Bahasa pemrograman, atau sering diistilahkan juga dengan bahasa komputer, adalah teknik komando/instruksi standar untuk memerintah komputer. Bahasa pemrograman ini merupakan suatu set aturan sintaks dan semantik yang dipakai untuk mendefinisikan program komputer. Bahasa ini memungkinkan seorang programmer dapat menentukan secara persis data mana yang akan diolah oleh komputer, bagaimana data ini akan disimpan/diteruskan, dan jenis langkah apa secara persis yang akan diambil dalam berbagai situasi. Untuk pembuatan program ini digunakan bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic 2005. Microsoft Visual Basic (sering disingkat
sebagai VB) merupakan sebuah bahasa pemrograman yang bersifat event driven dan menawarkan Integrated Development Environment (IDE) visual
untuk membuat program aplikasi berbasis sistem operasi Microsoft Windows dengan menggunakan model pemrograman Common Object Model (COM). Karena Microsoft Visual Basic berbasis sistem Microsoft Windows, jadi program ini dapat memberikan hasil visual yang interaktif
seperti tabel, grafik dan gambar.
47
3.4.2. Algoritma Pemrograman
Algoritma pemrograman merupakan kumpulan perintah untuk menyelesaikan suatu masalah. Perintah-perintah ini dapat diterjemahkan secara bertahap dari awal hingga akhir. Masalah tersebut dapat berupa apa saja, dengan catatan untuk setiap masalah, ada kriteria kondisi awal yang harus dipenuhi sebelum menjalankan algoritma. Algoritma akan dapat selalu berakhir untuk semua kondisi awal yang memenuhi kriteria, dalam hal ini berbeda dengan heuristik. Algoritma sering mempunyai langkah pengulangan (iterasi) atau memerlukan keputusan (logika Boolean dan perbandingan) sampai tugasnya selesai. Dibawah ini adalah diagram alir yang digunakan dalam pemrosesan program :
48
Mulai
Memasukkan Layout Skema Irigasi
Memasukkan Data Skema Irigasi
Menghitung Kebutuhan Bersih Air Sawah
Menghitung Kebutuhan Air Bersih perPetak
Menghitung Penampang Saluran
Selesai
Gambar 3.2 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Program Dari diagram alir diatas dapat dilihat bahwa dalam pemrosesan program terbagi atas 5 langkah pemrosesan, yaitu memasukkan layout skema irigasi, memasukkan data skema irigasi, menghitung kebutuhan bersih air sawah, menghitung kebutuhan air total dan menghitung penampang saluran. a. Memasukkan Layout Skema Irigasi Memasukkan layout skema irigasi dimaksudkan untuk membuat atau memodelkan dan menghubungkan objek-objek yang
49 terdapat pada suatu skema jaringan irigasi suatu daerah irigasi yang ditinjau. Data layout irigasi dapat dimasukkan secara manual pada program atau menggunakan program microsoft excel. Format data layout irigasi yang dimasukkan dapat dilihat pada lampiran C. Langkah awal yang dilakukan dalam memasukkan layout skema adalah membuat atau memodelkan objek-objek yang terdapat pada skema seperti bendung, bangunan sadap, bangunan bagi, bangunan sadap bagi, petak tersier, saluran primer, saluran sekunder dan saluran tersier. Setelah memasukkan layout skema selesai, langkah selanjutnya adalah program akan mengecek apakah semua objek sudah terhubung antara satu dengan yang lainnya. Jika semua objek telah terhubung dengan yang lain, maka memasukkan layout skema irigasi selesai. Tetap apabila terdapat objek yang belum terhubung dengan yang lain, maka program akan kembali ke langkah awal yaitu memasukkan layout skema sampai semua objek terhubung. Diagram alir yang digunakan dalam pemrosesan memasukkan layout skema irigasi, dapat dilihat pada gambar 3.3 dibawah ini.
50
Mulai
Memasukkan Layout Objek Jaringan Irigasi : Bendung, Bangunan Bagi, Bangunan Sadap, Bangunan SadapBagi, Petak Tersier, Saluran Primer, Saluran Sekunder dan Saluran tersier
Menghubungkan Layout Skema Irigasi
Tidak
Ya Selesai
Gambar 3.3 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Memasukkan Layout Skema Irigasi b. Memasukkan Data Skema Irigasi Memasukkan
data
skema
irigasi
dimaksudkan
untuk
memasukkan data-data saluran. Data-data ini akan digunakan dalam perhitungan kebutuhan perhitungan saluran. Data saluran irigasi dapat dimasukkan secara manual pada program atau menggunakan program microsoft excel. Format data saluran irigasi yang dimasukkan dapat dilihat pada lampiran C. Data yang dimasukkan untuk saluran terdiri 4 data yaitu deksripsi pengerjaan saluran (pasangan atau tanpa pasangan),
51 kemiringan memanjang saluran, kemiringan talut dan efisiensi saluran.
Diagram
alir
yang
digunakan
dalam
pemrosesan
memasukkan data petak saluran, dapat dilihat pada gambar 3.4 dibawah ini. Mulai
Memasukkan Data : Deskripsi Pengerjaan Saluran Kemiringan Saluran Kemiringan Talut Efisiensi Saluran
Selesai
Gambar 3.4 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Memasukkan Data Petak Saluran c. Menghitung Kebutuhan Bersih Air Sawah Menghitung kebutuhan bersih air sawah dimaksudkan untuk menghitung kebutuhan air sawah pada satu daerah irigasi yang akan ditinjau. Menghitung kebutuhan bersih air sawah dibagi dalam 5 langkah yaitu : •
Memasukkan data-data daerah irigasi yang terdiri dari evaporasi (ETo), perkolasi (p), curah hujan (Re), penggantian lapisan air (WLR) dan koefisien tanaman (c).
•
Mengecek apakah data yang diatas telah dimasukkan dengan benar dan lengkap. Jika data yang dimasukkan benar dan
52 lengkap maka akan melanjutkan ke langkah selanjutnya, tetapi apabila data yang dimasukkan tidak benar dan tidak lengkap maka harus kembali ke langkah sebelumnya yaitu memasukkan data. •
Menghitung kebutuhan konsumtif (ETc) dari hasil kali antara koefisien tanaman dengan evapotranspirasi.
•
Menghitung kebutuhan bersih air sawah (NFR) dari hasil penjumlahan antara kebutuhan konsumtif (ETc), perkolasi (p) dan
penggantian
lapisan
air
(WLR),
kemudian
hasil
penjumlahan tersebut dikurangi dengan curah hujan (Re). Diagram alir yang digunakan dalam pemrosesan menghitung kebutuhan bersih air sawah, dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini.
53
Mulai
Memasukkan Data : Evaporasi (ETo), Perkolasi (P), Curah Hujan (Re), Penggantian Lapisan Air (WLR) Koefisien Tanaman (c)
Tidak
Mengecek Kelengkapan Data Ya Menghitung Penggunaan Konsumtif (ETc)
Menghitung Kebutuhan Bersih Air Sawah (NFR)
Selesai
Gambar 3.5 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Menghitung Kebutuhan Bersih Air Sawah d. Menghitung Kebutuhan Air Bersih per Petak Menghitung kebutuhan air bersih per petak dimaksudkan untuk menghitung kebutuhan air total per petak pada satu daerah irigasi yang akan ditinjau. Hasil perhitungan kebutuhan air bersih per petak akan digunakan sebagai debit untuk menghitung penampang saluran. Adapun langkah-langkah dalam perhitungan kebutuhan air bersih per petak, yaitu: •
Mengambil nilai kebutuhan bersih air (NFR) sawah yang sebelumnya telah dihitung.
•
Mengambil nilai luas area (Apetak) untuk setiap petak tersier yang telah dimasukkan.
54 •
Menghitung kebutuhan air bersih setiap petak dengan mengalikan kebutuhan bersih air dengan luas area (Apetak). Diagram alir yang digunakan dalam pemrosesan menghitung
kebutuhan air bersih petak, dapat dilihat pada gambar 3.6 dibawah ini. Mulai
Mengambil Nilai Kebutuhan Bersih Air (NFR)
Mengambil Nilai Luas Area
Menghitung Kebutuhan Air bersih per Petak
Selesai
Gambar 3.6 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Menghitung Kebutuhan Air Bersih per Petak e. Menghitung Penampang Saluran Menghitung
penampang
saluran
dimaksudkan
untuk
menghitung luas penampang ekonomis suatu saluran yang digunakan pada
suatu
daerah
irigasi.
Adapun
langkah-langkah
dalam
perhitungan penampang saluran, yaitu : •
Mengambil hasil perhitungan kebutuhan air bersih per petak yang akan digunakan sebagai debit petak (Qpetak). Qpetak yang digunakan adalah debit maksimum pada petak yang ditinjau.
•
Mengambil data-data saluran yang telah dimasukkan pada langkah sebelumnya untuk menunjang dalam perhitungan. Datadata yang digunakan seperti luas area (Apetak), tipe saluran, nilai
55 kekasaran saluran (n), kemiringan
memanjang saluran (S),
kemiringan talut (z) dan efisiensi saluran (E). •
Perhitungan saluran di lakukan berurutan dari saluran tersier, saluran sekunder dan kemudian saluran primer.
•
Perhitungan saluran tersier. Dalam perhitungan saluran tersier debit rencana yang digunakan adalah jumlah kebutuhan air maksimum petak tersier yang diairi oleh saluran tersier tersebut.
•
Perhitungan saluran sekunder. Dalam perhitungan saluran sekunder, debit rencana yang digunakan adalah jumlah debit saluran tersier dan sekunder yang diairi oleh saluran sekunder tersebut.
•
Perhitungan saluran primer. Dalam perhitungan saluran primer debit rencana yang digunakan adalah jumlah debit saluran tersier, sekunder dan primer yang diairi oleh saluran primer tersebut. Diagram alir yang digunakan dalam pemrosesan menghitung
saluran, dapat dilihat pada gambar 3.7 dibawah ini.
56
Mulai
Mengambil Nilai Kebutuhan Air Bersih per Petak
Mengambil Data-Data Saluran
Menghitung Penampang Saluran Tersier
Menghitung Penampang Saluran Sekunder
Menghitung Penampang Saluran Primer
Selesai
Gambar 3.7 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Menghitung Saluran 3.5. Langkah-Langkah Perhitungan Program
Langkah-langkah perhitungan program secara garis besar dapat dibagi atas 5 langkah yaitu : Langkah (1) : Memasukkan Layout Skema Irigasi
Langkah pertama yang dilakukan adalah memasukkan layout skema irigasi daerah yang ingin ditinjau. Objek-objek irigasi yang digambar dalam skema irigasi ini terdiri dari bangunan bendung, bangunan bagi, bangunan sadap, bangunan sadapbagi, saluran primer, saluran sekunder, saluran tersier dan petak tersier.
57 Langkah (2) : Memasukkan Data Skema Irigasi
Langkah kedua yaitu memasukkan data skema irigasi. Memasukkan data skema irigasi terbagi atas 2 tahap yaitu : Tahap (a) : Memasukkan Data Petak Tersier.
Data yang dimasukkan berupa luas area petak tersier (Apetak). Tahap (b) : Memasukkan Data Saluran Irigasi.
Data yang dimasukkan berupa tipe saluran, diskripsi pengerjaan saluran yang akan berpengaruh kepada kekasaran saluran (n), memasukkan kemiringan saluran (S), kemiringan talut (z) dan efisiensi saluran (E). Langkah (3) : Menghitung Kebutuhan Bersih Air Irigasi
Langkah ketiga yaitu menghitung kebutuhan bersih air irigasi. Tahap-tahap yang dilakukan dalam langkah ketiga ini yaitu : Tahap (a) : Memasukkan evaporasi tanaman (ETo) Tahap (b) : Memasukkan perkolasi (p) Tahap (c) : Memasukkan curah hujan efektif (Re) Tahap (d) : Memasukkan penggantian lapisan air (WLR) Tahap (e) : Memasukkan koefisien tanaman (c) Tahap (f): Menghitung penggunaan konsumtif (ETc) ETc = ETo × c
pers (3.9)
Tahap (g) : Menghitung kebutuhan bersih air (NFR) NFR = ETc + P − Re + WLR
Langkah (4) : Menghitung Kebutuhan Air Bersih per Petak
pers (3.10)
58 Langkah keempat yaitu menghitung kebutuhan air total per petak tersier dengan mengalikan nilai NFR yang didapat dari langkah ketiga dengan nilai luas area petak yang dimasukkan dilangkah kedua. Q petak = NFR × A petak
pers (3.11)
Debit petak maksimum akan digunakan sebagai debit petak (Qpetak) yang akan digunakan dalam perhitungan penampang ekonomis saluran. Langkah (5) : Menghitung Penampang Saluran
Langkah kelima yaitu menghitung nilai-nilai geometri penampang saluran ekonomis. Adapun tahap-tahap pada langkah kelima ini adalah : Tahap (a) : Menghitung debit rencana saluran (Qrencana)
Debit rencana (Qrencana) saluran didapat dari hasil pembagian antara debit petak (Qpetak) dengan efisiensi saluran (E). Q rencana =
Q petak
pers (2.14)
E
Tahap (b) : Menghitung tinggi air/tinggi saluran (y)
Persamaan debit saluran yang terdapat pada tabel 2.7 dapat digunakan dalam menghitung tinggi air (y) pada saluran.
( (
)
2 ⎧ ⎡ ⎫ 3 1 ⎪ ⎪ 1 2 1 + z 2 y 2 − zy 2 ⎤ 2 2 2 2 Q=⎨ ⎢ S ⎥ ⎬ × 2 1 + z y − zy 2 ⎪ n ⎢⎣ 4 y 1 + z − 2zy ⎥⎦ ⎪ ⎩ ⎭
)
{(
)
}
pers (3.1)
Dalam perhitungan nilai y, dilakukan iterasi sampai nilai Qiterasi sama dengan nilai Qrencana yang didapat dari tahap (a). Tahap (c) : Menghitung luas penampang saluran (A)
59 Luas penampang saluran (A) dapat dihitung dengan persamaan (2.26) dengan memasukkan nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b) dan nilai kemiringan talut (z) didapat dari langkah (2).
(
)
A = 2 1 + z 2 y 2 − zy 2
pers (2.26)
Tahap (d) : Menghitung keliling basah saluran (P)
Keliling basah saluran (P) dapat dihitung dengan persamaan (2.25) dengan memasukkan nilai luas penampang (A) yang didapat dari tahap (c), nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b) dan nilai kemiringan talut (z) yang didapat dari langkah (2). P =
A + 2 y 1 + z 2 − zy 2 y
pers (2.25)
Tahap (e) : Menghitung jari-jari hidrolik (R)
Jari-jari hidrolik (R) dapat dihitung dengan persamaan (2.19) dengan memasukkan nilai luas penampang saluran (A) yang didapat dari tahap (c) dan keliling basah saluran (P) yang didapat pada tahap (d). R =
A P
pers (2.19)
60 Tahap (f) : Menghitung kecepatan aliran (V)
Kecepatan aliran (V) dapat dihitung dengan persamaan (2.5) dengan memasukkan nilai kekasaran Manning (n) yang didapat dari langkah (2), nilai jari-jari hidrolik (R) yang didapat dari tahap (e) dan nilai kemiringan memanjang saluran (S) yang didapat dari langkah (2). V=
1 2 3 12 R S n
pers (2.5)
Tahap (g) : Menghitung lebar dasar (b)
Lebar dasar saluran (b) dapat dihitung dengan persamaan (2.17) dengan memasukkan nilai luas penampang yang didapat dari tahap (c), nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b) dan nilai kemiringan talut (z) yang didapat dari langkah (2). A = ( b + zy ) y
pers (2.17)
= by + zy2 by = A - zy2 b =
A − zy y
pers (3.12)
Tahap (h) : Menghitung lebar puncak (T)
Lebar puncak saluran (T) dapat dihitung dengan persamaan (2.20) dengan memasukkan nilai lebar dasar saluran (b) yang didapat dari tahap (g), nilai kemiringan talut (z) yang didapat dari langkah (2) dan nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b). T = b + 2zy
pers (2.20)
61 Tahap (i) : Menghitung kedalaman hidrolik (D)
Kedalaman hidrolik saluran (D) dapat dihitung dengan persamaan (2.21) dengan memasukkan nilai luas penampang saluran (A) yang didapat dari tahap (c) dan nilai lebar puncak (T) yang didapat dari tahap (h). D =
A T
pers (2.21)
Tahap (j) : Menghitung faktor penampang (Z)
Faktor penampang saluran (Z) dapat dihitung dengan persamaan (2.22) dengan memasukkan nilai luas penampang saluran (A) yang didapat dari tahap (c) dan nilai lebar puncak saluran (T) yang didapat dari tahap (h). Z =
A1,5 T
pers (2.22)
Tahap (k) : Menghitung tinggi jagaan (w)
Tinggi jagaan (w) didapatkan dari tabel 2.6 dengan menggunakan nilai debit rencana (Qrencana). Sebelas tahap perhitungan diatas dilakukan secara terus menerus dari saluran tersier, saluran sekunder dan saluran primer. Dalam perhitungan saluran sekunder, nilai debit rencana didapatkan dari total debit rencana saluran tersier dan petak tersier yang dialiri. Sedangkan debit rencana saluran primer didapatkan dari total debit rencana saluran sekunder, saluran tersier dan petak tersier yang dialiri.
62
3.6. Langkah-Langkah Perhitungan Manual
Langkah-langkah perhitungan manual secara garis besar dapat dibagi atas 4 langkah yaitu : Langkah (1) : Memasukkan Data Perhitungan
Data perhitungan terdiri dari 2 bagian yaitu data daerah irigasi dan data saluran. Data daerah irigasi yang dibutuhkan dalam perhitungan antara lain luas petak (Apetak), evaporasi tanaman (ETo), perkolasi (p), curah hujan (Re), penggantian lapisan air (WLR) dan koefisien tanaman (c). Sedangkan data saluran antara lain tipe saluran, deskripsi saluran (untuk menentukan nilai n Manning), kemiringan saluran (S), efisiensi saluran (E), kemiringan talut (z) dan membuat layout skema irigasi. Dalam pembuatan layout skema irigasi, hubungan saluran dan petak harus dicantumkan. Hubungan antara saluran dan petak digunakan untuk mengetahui saluran tersebut mengairi saluran dan petak yang mana saja. Langkah (2) : Menghitung Kebutuhan Bersih Air Irigasi
Langkah kedua yaitu menghitung kebutuhan bersih air irigasi. Tahap-tahap yang dilakukan dalam langkah kedua ini yaitu : Tahap (a): Menghitung penggunaan konsumtif (ETc) ETc = ETo × c
pers (3.9)
Tahap (c) : Menghitung kebutuhan bersih air (NFR) NFR = ETc + P − Re + WLR
pers (3.10)
63 Langkah (3) : Menghitung Kebutuhan Air Bersih per Petak
Langkah ketiga yaitu menghitung kebutuhan air total per petak tersier dengan mengalikan nilai NFR yang didapat dari langkah kedua dengan nilai luas area petak yang dimasukkan dilangkah pertama. Q petak = NFR × A petak
pers (3.11)
Debit petak maksimum akan digunakan sebagai debit petak (Qpetak) yang akan digunakan dalam perhitungan penampang ekonomis saluran. Langkah (4) : Menghitung Penampang Saluran
Langkah keempat yaitu menghitung nilai-nilai geometri penampang saluran ekonomis. Adapun tahap-tahap pada langkah keempat ini adalah : Tahap (a) : Menghitung debit rencana saluran (Qrencana)
Debit rencana (Qrencana) saluran didapat dari hasil pembagian antara debit petak (Qpetak) dengan efisiensi saluran (E). Q rencana =
Q petak
pers (2.14)
E
Tahap (b) : Menghitung tinggi air/tinggi saluran (y)
Persamaan debit saluran yang terdapat pada tabel 2.7 dapat digunakan dalam menghitung tinggi air (y) pada saluran.
( (
)
2 ⎧ ⎡ ⎫ 3 1 ⎪ ⎪ 1 2 1 + z 2 y 2 − zy 2 ⎤ 2 2 2 2 Q=⎨ ⎢ S ⎥ ⎬ × 2 1 + z y − zy 2 ⎪ n ⎢⎣ 4 y 1 + z − 2zy ⎥⎦ ⎪ ⎩ ⎭
)
{(
)
}
pers (3.1)
Dalam perhitungan nilai y, dilakukan iterasi sampai nilai Qiterasi sama dengan nilai Qrencana yang didapat dari tahap (a).
64 Tahap (c) : Menghitung luas penampang saluran (A)
Luas penampang saluran (A) dapat dihitung dengan persamaan (2.26) dengan memasukkan nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b) dan nilai kemiringan talut (z) didapat dari langkah (1).
(
)
A = 2 1 + z 2 y 2 − zy 2
pers (2.26)
Tahap (d) : Menghitung keliling basah saluran (P)
Keliling basah saluran (P) dapat dihitung dengan persamaan (2.25) dengan memasukkan nilai luas penampang (A) yang didapat dari tahap (c), nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b) dan nilai kemiringan talut (z) yang didapat dari langkah (1). P =
A + 2 y 1 + z 2 − zy 2 y
pers (2.25)
Tahap (e) : Menghitung jari-jari hidrolik (R)
Jari-jari hidrolik (R) dapat dihitung dengan persamaan (2.19) dengan memasukkan nilai luas penampang saluran (A) yang didapat dari tahap (c) dan keliling basah saluran (P) yang didapat pada tahap (d). R =
A P
pers (2.19)
Tahap (f) : Menghitung kecepatan aliran (V)
Kecepatan aliran (V) dapat dihitung dengan persamaan (2.5) dengan memasukkan nilai kekasaran Manning (n) yang didapat dari langkah (2), nilai jari-jari hidrolik (R) yang didapat dari tahap (e) dan nilai kemiringan memanjang saluran (S) yang didapat dari langkah (1).
65 V=
1 2 3 12 R S n
pers (2.5)
Tahap (g) : Menghitung lebar dasar (b)
Lebar dasar saluran (b) dapat dihitung dengan persamaan (2.17) dengan memasukkan nilai luas penampang yang didapat dari tahap (c), nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b) dan nilai kemiringan talut (z) yang didapat dari langkah (1). A = ( b + zy ) y
pers (2.17)
= by + zy2 by = A - zy2 b =
A − zy y
pers (3.12)
Tahap (h) : Menghitung lebar puncak (T)
Lebar puncak saluran (T) dapat dihitung dengan persamaan (2.20) dengan memasukkan nilai lebar dasar saluran (b) yang didapat dari tahap (g), nilai kemiringan talut (z) yang didapat dari langkah (1) dan nilai tinggi air (y) yang didapat dari tahap (b). T = b + 2zy
pers (2.20)
Tahap (i) : Menghitung kedalaman hidrolik (D)
Kedalaman hidrolik saluran (D) dapat dihitung dengan persamaan (2.21) dengan memasukkan nilai luas penampang saluran (A) yang didapat dari tahap (c) dan nilai lebar puncak (T) yang didapat dari tahap (h). D =
A T
pers (2.21)
66 Tahap (j) : Menghitung faktor penampang (Z)
Faktor penampang saluran (Z) dapat dihitung dengan persamaan (2.22) dengan memasukkan nilai luas penampang saluran (A) yang didapat dari tahap (c) dan nilai lebar puncak saluran (T) yang didapat dari tahap (h). Z =
A1,5 T
pers (2.22)
Tahap (k) : Menghitung tinggi jagaan (w)
Tinggi jagaan (w) didapatkan dari tabel 2.6 dengan menggunakan nilai debit rencana (Qrencana). Sebelas tahap perhitungan diatas dilakukan secara terus menerus dari saluran tersier, saluran sekunder dan saluran primer. Dalam perhitungan saluran sekunder, nilai debit rencana didapatkan dari total debit rencana saluran tersier dan petak tersier yang dialiri. Sedangkan debit rencana saluran primer didapatkan dari total debit rencana saluran sekunder, saluran tersier dan petak tersier yang dialiri. 3.7. Validasi Program
Validasi program dimaksudkan untuk mengetahui apakah hasil dari perhitungan program memenuhi syarat. Dalam validasi program, hasil perhitungan program dibandingkan dengan perhitungan manual dengan syarat selisih hasil perhitungan sebesar < 1 × 10 −4 . Apabila hasil perhitungan program tidak memenuhi
syarat, maka harus diadakan perbaikan terhadap program dan kemudian dilakukan validasi lagi sampai syarat terpenuhi.
67
3.8. Analisa Pengaruh Perubahaan Kekasaran Terhadap Desain Saluran
Analisa pengaruh perubahan kekasaran permukaan saluran terhadap kecepatan, luas penampang dan volume galian saluran. Hasil yang didapat dari analisa ini adalah nilai kekasaran yang dapat digunakan sesuai dengan persyaratan pada Standar Perencanaan Irigasi. Adapun langkah-langkah dalam menganalisa perubahan kekasaran terhadap perencanaan penampang saluran yaitu : •
Memasukkan data saluran yang akan ditinjau,
•
Memasukkan nilai kekasaran yang akan dianalisa terhadap saluran yang akan ditinjau,
•
Menghitung penampang saluran dengan menggunakan nilai-nilai kekasaran yang telah ditentukan,
•
Memeriksa kecepatan saluran untuk masing-masing nilai kekasaran yang didapat dari hasil perhitungan pada langkah sebelumnya. Kecepatan saluran akan diperiksa apakah memenuhi syarat kecepatan maksimum dan minimum yang diijinkan pada Standar Perencanaan Irigasi.
•
Menentukan desain saluran yang memiliki nilai kekasaran yang sesuai dengan syarat pada Standar Perencanaan Irigasi. Diagram alir yang digunakan dalam menganalisa pengaruh perubahan
kekasaran permukaan saluran terhadap desain saluran, dapat dilihat pada gambar 3.8 dibawah ini.
68
Mulai
Memasukkan Data Saluran
Memasukkan Nilai Kekasaran Manning
Menghitung Penampang Saluran
Tidak
Memeriksa Kecepatan Saluran (V < Vmaks & V > Vmin )
Ya Menentukan Desain Saluran Dengan Nilai Kekasaran Yang Optimal
Selesai
Gambar 3.8 Diagram Alir Langkah Pemrosesan Analisa Pengaruh Perubahan Kekasaran Saluran Terhadap Desain Saluran
