(Gambar Parameter desain hidrolis pintu )

Hidrolika Bangunan Air

(Gambar Parameter desain hidrolis pintu ) Sumber referensi : 1. Kriteria Perencanaan (KP) 3 dan 4 2. Hidrolika saluran terbuka Ven te Chow Diketahui Qmax

= 700 l/dt

Qmin

= 20 l/dt

v

= 1,2 m/dt

bsaluran

= 1,2 m/dt

Qrerata vintake g

= 20 l/dt

= 0,70 m3/dt

= 0,02 m3/dt = 0,36 m3/dt

= 1,2 m/dt (asumsi berdasarkan gambar 2-3) = 9,81 m/dt2

Ditanyakan : a. Grafik liku debit (rating curve) bukaan pintu untuk memenuhi Qmin dan Qmax? b. Berapa batas Modular limit?

Pola Operasi Pintu

1

Hidrolika Bangunan Air Penyelesaian :

1.

Mencari tinggi muka air bagian hulu dan hilir Bentuk saluran = segi empat Talud saluran

=0

Koef manning (n)

= 0,02 m/dt (beton plester)

Lebar saluran (b) Slope saluran (s)

=1m

= 0,002

Panjang saluran (L) = 0,5 m

Pola Operasi Pintu

2

Hidrolika Bangunan Air Perhitungan untuk 1 pintu

Gambar Liku Debit 1.800

Kedalaman Aliran (m)

1.600 1.400 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 0.000

0.500

1.000 Debit

Pola Operasi Pintu

(m3/dt)

1.500

2.000

3

Hidrolika Bangunan Air

Melalui interpolasi didapatkan : Tinggi air Qmax (h1)

= 0,71m

Tinggi air Qmin (h1 min)

= 0,30 m

Tinggi air Qmin (h1 max) Tinggi air Qrerata (h1 max) Tinggi air Qrerata (h1 min)

2.

Mencari nilai bukaan pintu

Pola Operasi Pintu

= 0,43 m = 0,17 m = 0,06 m

4

Hidrolika Bangunan Air

a). untuk debit maksimum : h1

= 0,71 m

H2

= H1-ΔH

= 0,78 m

H1 H2

= 0,68 m

h2

Lebar saluran (b) Jumlah pintu Lebar pilar μ

(ΔH = 0,1 m) -> Asumsi

= 0,65 m = 0,75 m =1

= 0,125 = 0,72

dengan menggunakan rumus : 𝑄𝑄 = 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. 𝑧𝑧

Didapatkan nilai a = 0.93 m -> dibulatkan menjadi 1 m

b). untuk debit minimum :

• Perhitungan Debit minimum dengan h max h1 max

= 0,17 m

H2 max

= H1-ΔH

H1 max H2 max

h2 max

Lebar saluran (b)

= 0,24 m = 0,14 m = 0,11 m = 0,75 m

Pola Operasi Pintu

(ΔH = 0,1 m) -> Asumsi

5

Hidrolika Bangunan Air Jumlah pintu

=1

μ

= 0,72

Lebar pilar

= 0,125

dengan menggunakan rumus : 𝑄𝑄 = 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. 𝑧𝑧

Didapatkan nilai a = 0.03 m • Perhitungan Debit minimum dengan h min

h1 min

= 0,06 m

H2 min

= H1-ΔH

H1 min H2 min

h2 min

Lebar saluran (b) Jumlah pintu Lebar pilar μ

= 0,14 m = 0,04 m

(ΔH = 0,1 m) -> Asumsi

= 0,03 m = 0,75 m =1

= 0,125 = 0,72

dengan menggunakan rumus : 𝑄𝑄 = 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. 𝑧𝑧

Didapatkan nilai a = 0.03 m c). untuk debit rerata :

• Perhitungan Debit minimum dengan h max h1 max

= 0,43 m

H2 max

= H1-ΔH

H1 max H2 max

h2 max

Lebar saluran (b) Jumlah pintu

= 0,50 m = 0,40 m = 0,37 m = 0,75 m =1

Pola Operasi Pintu

(ΔH = 0,1 m) -> Asumsi

6

Hidrolika Bangunan Air Lebar pilar μ

= 0,125 = 0,72

dengan menggunakan rumus : 𝑄𝑄 = 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. 𝑧𝑧

Didapatkan nilai a = 0.48 m -> dibulatkan menjadi 0,5 m • Perhitungan Debit minimum dengan h min

h1 min

= 0,30 m

H2 min

= H1-ΔH

H1 min H2 min

h2 min

Lebar saluran (b) Jumlah pintu Lebar pilar μ

= 0,37 m

(ΔH = 0,1 m) -> Asumsi

= 0,27 m = 0,24 m = 0,75 m =1

= 0,125 = 0,72

dengan menggunakan rumus : 𝑄𝑄 = 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. 𝑧𝑧

Didapatkan nilai a = 0.48 m -> dibulatkan menjadi 0,5 m c). untuk perhitungan bukaan pintu / operasi pintu (Qmaksimum) : Lebar saluran (b)

= 0,75 m

Koef debit (μ)

= 0,72

Faktor aliran tenggelam (K) dengan menggunakan rumus :

𝑄𝑄 = 𝐾𝐾. 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. ℎ1

= 0,38

Dapat dihitung besarnya debit tiap bukaan pintu, perhitungan dapat dilihat pada table dibawah:

Pola Operasi Pintu

7

Hidrolika Bangunan Air

h1

a1 0,200

a2 0,40

a3 0,60

a4 0,80

a5 1,00

a6 1,20

a7 1,40

a8 1,60

0,0 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 2,200 2,400

0,000 0,0803 0,1136 0,1392 0,1607 0,1796 0,1968 0,2126 0,2272 0,2410 0,2541 0,2665 0,2783

0,000 0,0803 0,2272 0,2783 0,3214 0,3593 0,3936 0,4251 0,4545 0,4820 0,5081 0,5329 0,5566

0,000 0,0803 0,2272 0,4175 0,4820 0,5389 0,5904 0,6377 0,6817 0,7231 0,7622 0,7994 0,8349

0,000 0,0803 0,2272 0,4175 0,6427 0,7186 0,7872 0,8503 0,9090 0,9641 1,0162 1,0658 1,1132

0,000 0,0803 0,2272 0,4175 0,6427 0,8982 0,9840 1,0628 1,1362 1,2051 1,2703 1,3323 1,3916

0,000 0,0803 0,2272 0,4175 0,6427 0,8982 1,1808 1,2754 1,3634 1,4461 1,5244 1,5988 1,6699

0,000 0,0803 0,2272 0,4175 0,6427 0,8982 1,1808 1,4879 1,5907 1,6872 1,7784 1,8652 1,9482

0,000 0,0803 0,2272 0,4175 0,6427 0,8982 1,1808 1,4879 1,8179 1,9282 2,0325 2,1317 2,2265

Tabel Hubungan Bukaan Pintu dengan Debit (Qmax) 3.0

2.5

H (m)

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0 0.500

0.000

1.000

1.500

2.000

2.500

Q (m 3 /dt) a = 0.2

a = 0.4

a = 0.6

a = 0.8

a = 1.00

a = 1.20

a = 1.40

Gambar liku debit (rating curve) bukaan pintu untuk Qmax

Pola Operasi Pintu

a = 1.60

8

Hidrolika Bangunan Air

untuk perhitungan bukaan pintu / operasi pintu (Qminimum) : Lebar saluran (b)

= 0,75 m

Koef debit (μ)

= 0,72

Faktor aliran tenggelam (K)

= 0,57

dengan menggunakan rumus :

𝑄𝑄 = 𝐾𝐾. 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. ℎ1

Dapat dihitung besarnya debit tiap bukaan pintu, perhitungan dapat dilihat pada table dibawah: h1

a1 0.200

a2 0.40

a3 0.60

a4 0.80

a5 1.00

a6 1.20

a7 1.40

a8 1.60

0.0 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200 2.400

0.000 0.1219 0.1136 0.1392 0.1607 0.1796 0.1968 0.2126 0.2272 0.2410 0.2541 0.2665 0.2783

0.000 0.1219 0.2272 0.2783 0.3214 0.3593 0.3936 0.4251 0.4545 0.4820 0.5081 0.5329 0.5566

0.000 0.1219 0.2272 0.4175 0.4820 0.5389 0.5904 0.6377 0.6817 0.7231 0.7622 0.7994 0.8349

0.000 0.1219 0.2272 0.4175 0.6427 0.7186 0.7872 0.8503 0.9090 0.9641 1.0162 1.0658 1.1132

0.000 0.1219 0.2272 0.4175 0.6427 0.8982 0.9840 1.0628 1.1362 1.2051 1.2703 1.3323 1.3916

0.000 0.1219 0.2272 0.4175 0.6427 0.8982 1.1808 1.2754 1.3634 1.4461 1.5244 1.5988 1.6699

0.000 0.1219 0.2272 0.4175 0.6427 0.8982 1.1808 1.4879 1.5907 1.6872 1.7784 1.8652 1.9482

0.000 0.1219 0.2272 0.4175 0.6427 0.8982 1.1808 1.4879 1.8179 1.9282 2.0325 2.1317 2.2265

Pola Operasi Pintu

9

Hidrolika Bangunan Air

10

Tabel Hubungan Bukaan Pintu dengan Debit (Qmin) 3.0

2.5

H (m)

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0 0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

Q (m 3 /dt) a = 0.2

a = 0.4

a = 0.6

a = 0.8

a = 1.00

a = 1.20

a = 1.40

a = 1.60

Gambar liku debit (rating curve) bukaan pintu untuk Qmin untuk perhitungan bukaan pintu / operasi pintu (Qrerata) : Lebar saluran (b)

= 0,75 m

Koef debit (μ)

= 0,72

Faktor aliran tenggelam (K) dengan menggunakan rumus :

𝑄𝑄 = 𝐾𝐾. 𝜇𝜇. 𝑎𝑎. 𝐵𝐵 �2. 𝑔𝑔. ℎ1

= 0,48

Dapat dihitung besarnya debit tiap bukaan pintu, perhitungan dapat dilihat pada table dibawah:

Pola Operasi Pintu

Hidrolika Bangunan Air

h1

a1 0.200

a2 0.40

a3 0.60

a4 0.80

a5 1.00

a6 1.20

a7 1.40

a8 1.60

0.0 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200 2.400

0.000 0.1034 0.1462 0.1791 0.2068 0.2312 0.2532 0.2735 0.2924 0.3102 0.3269 0.3429 0.3581

0.000 0.1034 0.2924 0.3581 0.4135 0.4624 0.5065 0.5471 0.5848 0.6203 0.6539 0.6858 0.7163

0.000 0.1034 0.2924 0.5372 0.6203 0.6935 0.7597 0.8206 0.8773 0.9305 0.9808 1.0287 1.0744

0.000 0.1034 0.2924 0.5372 0.8271 0.9247 1.0130 1.0942 1.1697 1.2406 1.3078 1.3716 1.4326

0.000 0.1034 0.2924 0.5372 0.8271 1.1559 1.2662 1.3677 1.4621 1.5508 1.6347 1.7145 1.7907

0.000 0.1034 0.2924 0.5372 0.8271 1.1559 1.5195 1.6412 1.7545 1.8610 1.9616 2.0574 2.1489

0.000 0.1034 0.2924 0.5372 0.8271 1.1559 1.5195 1.9148 2.0470 2.1711 2.2886 2.4003 2.5070

0.000 0.1034 0.2924 0.5372 0.8271 1.1559 1.5195 1.9148 2.3394 2.4813 2.6155 2.7432 2.8652

11

Tabel Hubungan Bukaan Pintu dengan Debit (Qrerata) 3.0

2.5

H (m)

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0 0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

Q (m 3 /dt) a = 0.2

a = 0.4

a = 0.6

a = 0.8

a = 1.00

a = 1.20

a = 1.40

Gambar liku debit (rating curve) bukaan pintu untuk Qrerata

Pola Operasi Pintu

a = 1.60

Hidrolika Bangunan Air 3.

Mencari batas modular (modular limit) pada bagian expansi saluran

Pola Operasi Pintu

12

Hidrolika Bangunan Air

Pola Operasi Pintu

13

Hidrolika Bangunan Air

a). Untuk Qmax : H2 = H1

Δ Hf

=

Cd1/μ

-

(v - v2)2

-

2gH1

Δ Hf H1

0.023917 Cd1/μ

H2 H1

=

H2 H1

=

1.086496 -

H2 H1

=

1.05593

H1/H2 Hitungan 1.05593 >

ξ masuk

-

H1/H2 Tabel 0.79

Pola Operasi Pintu

ξ masuk

0.5

(v - v2)2 2gH1 1.23603E-05 15.35

(memenuhi batas modular)

-

Δ Hf H1

-

0.023917 0.78

14

Hidrolika Bangunan Air

b). Untuk Qmin (Hmin): Cd1/μ H2 =

-

ξ masuk

=

Cd1/μ

ξ masuk

=

0.957094 -

0.1

=

0.855637

=

H2 H1 H2 H1

H1/H2 Hitungan 0.855637 >

Δ Hf H1

0.013709 -

H2 H1

-

2gH1

H1

Δ Hf

(v - v2)2

H1/H2 Tabel 0.85

Pola Operasi Pintu

(v - v2)2 2gH1 0.006944 2.66

(memenuhi batas modular)

-

Δ Hf H1

-

0.013708776 0.14

15

Hidrolika Bangunan Air

c). Untuk Qrerata (Hmin): Cd1/μ H2 =

-

ξ masuk

=

H2 H1

=

H2 H1

=

H2 H1

=

H1/H2 Hitungan 0.870866 >

4.

-

2gH1

H1

Δ Hf

(v - v2)2

Δ Hf H1

0.022078 Cd1/μ

-

0.93 -

ξ masuk

0.1

(v - v2)2 2gH1 0.000426 7.33

0.870866

H1/H2 Tabel 0.85

(memenuhi batas modular)

Perhitungan pada bagian pengontrol (alat ukur debit)

Pola Operasi Pintu

-

Δ Hf H1

-

0.022078 0.37

16

Hidrolika Bangunan Air

Pola Operasi Pintu

17

Hidrolika Bangunan Air

1 2 3 4 5

Q m3/dt 0.700 0.360 0.360 0.020 0.020

Hmax Hmin Hmax Hmin

H1 m 0.76 0.48 0.35 0.22 0.14

H2 m 0.56 0.28 0.15 0.02 -0.06

H2/H1< 0.79 0.74 0.59 0.43 0.10 -0.38

H1/L ok ok ok ok ok

1.10 1.10 1.10 1.10 1.10

L m 0.695 0.440 0.320 0.202 0.132

Kesimpulan : 1. Qmax memenuhi batas moduler implikasinya operasi pintu dapat dilakukan.

2. Qmin tidak dapat dilakukan operasi pintu (pintu harus dibuka lebar), untuk perhitungan berubah menjdi ambang.

Pola Operasi Pintu

18

Hidrolika Bangunan Air Daftar Pustaka 1. Chow, Ven Te. 1985. Hidrolika Saluran Terbuka (Open Channel Hydraulics). Terjemahan Suyatman, VFX. Kristanto Sugiharto dan E.V. Nensi Rosalina. Jakarta : Erlangga. 2. Departemen Pekerjaan Umum,Direktorat Jenderal Pengairan. 2010. Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi, Bagian Kriteria Perencanaan. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum.

Pola Operasi Pintu

19