KARAKTERISTIK LONCAT HIDRAULIS BEROMBAK DI HILIR PINTU SORONG

KARAKTERISTIK LONCAT HIDRAULIS BEROMBAK DI HILIR PINTU SORONG Komang Arya Utama1, Bambang Yulistiyanto2 dan Budi S. Wignyosukarto3 1

Program Studi Teknik Sipil, Universitas Negeri Gorontalo, Jl. Jend. Sudirman No.6 Kota Gorontalo Email: [email protected] 2 Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No.2 Yogyakarta Email: [email protected] 3 Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika No.2 Yogyakarta Email: [email protected]

ABSTRAK Loncat hidraulis adalah fenomena yang terjadi akibat perubahan tiba-tiba aliran dari aliran superkritis menjadi aliran subkritis. Loncat hidraulis berombak merupakan loncat hidraulis dengan angka Froude yang rendah yang ditandai dengan kemunculan gulungan ombak yang tetap. Bagaimana karakteristik loncat hidrulis berombak, terutama di dasar saluran, yang akan menjadi titik perhatian pada penelitian kali ini. Penelitian ini menerapkan model fisik 2D yang menggunakan saluran buatan berbentuk persegi empat dengan pengatur kemiringan dasar saluran. Pintu sorong vertikal digunakan sebagai alat untuk membangkitkan loncat hidraulis berombak. Pengukuran jarak dan kedalaman menggunakan point gauge dan mistar mika sedangkan kecepatan aliran diukur dengan menggunakan current meter tipe Nixon-Streamflo 422 merek Armfield. Sirkulasi aliran digerakkan dengan menggunakan pompa air dengan debit 15 liter/detik dan 30 liter/detik serta digunakan pula tail gate sebagai alat pengontrol kedalaman aliran di hilir loncat hidraulis berombak ini. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kecepatan maksimal aliran pada distribusi kecepatan tak berdimensi berada di rentang kedalaman y/y2 = 0,5 – 0,9. Nilai terendah angka Froude yang terjadi diperoleh pada running model Q9A1 yaitu Fr1 = 1,197 dan nilai tertinggi ada pada running model Q3A1 yaitu Fr1 limit = 2,258. Karena variabilitas titik pengukuran yang kurang dan pengambilan distribusi kecepatan yang hanya di tengah saluran, maka besar nilai koefisien Coriolis (a) dan koefisien Boussiniesq (β) yang diperoleh ada yang dibawah nilai 1, sehingga diperoleh a = 0,94 -1,11 dan nilai β = 0,89 – 1,20. Kecuraman gelombang adalah landai dengan kemiringan 10% sampai 30%. Terjadi kehilangan energi sebesar DE = 0.03 to 1.039 cm 0,3% - 10,3%. Lebih lanjut, terlihat fenomena recirculation dan terbentuk separasi aliran di dasar puncak ombakan serta di daerah dekat dinding saluran. Perbedaan nilai yang signifikan terhadap gradien kecepatan titik di dasar saluran antara di bawah puncak gelombang dengan di bawah lembah gelombang menimbulkan potensi gerusan di bawah lembah gelombang pada saluran dengan dasar bergerak. Kata kunci: Loncat hidraulis berombak, Angka Froude, Profil kecepatan

1. PENDAHULUAN Loncat hidraulis adalah fenomena yang terjadi akibat perubahan aliran secara tiba-tiba dari aliran superkritis menjadi aliran subkritis. Loncat hidraulis tipe pertama adalah loncat hidraulis berombak. Loncat hidraulis berombak terbentuk oleh aliran superkritis yang memiliki nilai angka Froude yang rendah yaitu dengan nilai Fr 1 – 1,7 (Chow,1985). Bentuk loncat hidraulis berombak ini dapat ditemukan pada aliran anjir atau aliran di bawah sluice gate maupun bendung, dimana gulungan ombaknya dapat menyebabkan erosi pada bantaran/tebing saluran (Chanson, H., 1995). Loncat hidraulis tipe berombak sangat jarang ditemukan. Bentuk loncak hidraulis berombak dapat diamati dalam tiga tipe berbeda yang biasanya menimbulkan karakteristik yang kurang lebih sama selama pengamatan. Tipe pertama adalah loncatan berombak berdiri (standing undular jump) dengan dasar rata. Kondisi ini terjadi pada saluran irigasi atau saluran penyedia air selama beberapa fase pasang surut, dan juga biasanya di temukan pada aliran dibawah pintu sorong. Tipe kedua adalah loncat hidraulis berjalan atau biasa disebut gelombang undular (undular surge). Bentuk ini dapat diamati pada pasang surut air laut di muara sungai. Tipe ketiga adalah loncat hidraulis yang ditimbulkan akibat adanya ambang tenggelam pada dasar saluran, seperti groin pada sungai.

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

H-143

Keairan

Gambar 1. Sketsa tipe loncat hidraulis berombak Maksud dan tujuan penelitian kali ini adalah untuk melakukan pengamatan dan analisis karakteristik loncat hidraulis berombak di hilir pintu sorong, yaitu berupa mempelajari karakteristik dasar loncat hidraulis berombak di hilir sluice gate, mencari nilai batas bawah (Fr1) dan batas atas angka Froude (Fr1limit ) yang menyebabkan terjadinya loncat hidraulis berombak serta mengetahui distribusi kecepatan dan karakteristik aliran di dasar saluran yang terjadi pada loncat hidraulis berombak.

2. LANDASAN TEORI Karakteristik hidraulis loncat hidraulis berombak 1.

Angka Froude (Froude number) Angka Froude (Fr) adalah bilangan tak berdimensi yang menyatakan karakteristik aliran secara melintang (cross-sectional flow characteristic) yang menunjukkan perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gravitasi. Angka Froude dapat diperoleh dengan rumus U

Fr =

(1)

gy

dengan U = kecepatan rerata aliran, g = gaya grafitasi bumi dan y = kedalaman aliran. 2.

Hubungan kedalaman berurutan (Conjugate Depth) Formulasi untuk kedalam konjugasi loncat hidraulis berombak dapat ditulis

)

(

y3 1 = 1 + 8Fr 12 - 1 y1 2

(2)

dengan y3 = kedalaman aliran di hilir, y1 = kedalaman aliran di hulu dan Fr1 = angka Froude aliran di hulu.

Kehilangan energi loncat hidraulis Kehilangan energi (energy dissipation) DE adalah perbedaan energi antara energi spesifik sebelum dan sesudah terjadinya loncatan. Besarnya nilai kehilangan energi yang terjadi pada loncat hidraulis adalah:

DE = E 1 - E 3

(3)

dengan E1 = energy sebelum loncatan dan E3 = energy setelah loncatan. Dengan melakukan operasi matematika, Persamaan 3 di atas menjadi

DE = E 1 - E 3 =

H-144

( y 3 - y 1 )3 4y 1y 3

(4)


Keairan

Distribusi kecepatan dan gradien kecepatan aliran Distribusi kecepatan tidak merata di setiap titik. Distribusi kecepatan arah vertikal dapat diketahui dengan melakukan pengukuran pada arah vertikal pada berbagai kedalaman. Gradien kecepatan titik aliran dikaji berdasarkan distribusi kecepatan dengan formula sebagai berikut:

mu =

du z dz

(5)

dengan mu = gradient kecepatan aliran, duz = perubahan aliran dan dz = perubahan kedalaman.

3. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan fasilitas standard tilting flume bersaluran persegiempat dengan bahan dasar acrylic pada dindingnya dan aluminium pada dasarnya. Saluran ini mempunyai lebar (B) 30 cm, panjang (L) 1000 cm, dan tinggi 50 cm dengan ketebalan dinding saluran adalah 10 mm. Kemiringan dasar saluran ini dapat diatur secara manual dengan rentang kemiringan (slope) dasar saluran +1% dan -1%. Pintu sorong yang dipergunakan adalah pintu sorong vertikal dengan merek Armfield yang memiliki spesifikasi bahan dari baja dengan dimensi lebar 30 cm, tinggi 45 cm, maksimal bukaan (a) 15 cm dan minimal bukaan 0 cm. Pengukuran kecepatan menggunakan current meter tipe Nixon-Streamflo 422 dengan merek Armfield. Point gauge digunakan untuk mengukur kedalaman aliran dan juga digunakan untuk mengukur dan mengontrol tinggi aliran untuk memastikan bahwa aliran adalah seragam. Penelitian kali ini menggunakan pompa air sebagai pengatur sirkulasi aliran dan memanfaatkan tail gate sebagai alat pengatur kedalaman aliran di hilir loncat hidraulis berombak. Debit yang digunakan berkisar 7 l/d sampai dengan 30 l/d dengan 10 model percobaan.

Gambar 2. Skema pengukuran kedalaman dan jarak loncat hidolis berombak

Gambar 3. Layout penelitian loncat hidolis berombak

4. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN Profil kecepatan aliran Pengukuran dilakukan di tengah saluran pada daerah aliran superkritis dan daerah aliran subkritis. Hasil pengukuran kecepatan diberikan pada Gambar 3 dan 4 di bawah ini.


H-145

Keairan

(a) Profil kecepatan aliran , Fr = 1,197 ; y1 = 0,083

(b) Profil kecepatan aliran, Fr = 1,450 ; y1 = 0,080

(c) Profil kecepatan aliran, Fr = 1,725; y1 = 0,0675 Gambar 4. Profil kecepatan aliran Gambar 3 di atas adalah profil kecepatan yang terbentuk pada loncat hidraulis berombak, hingga ombakan ketiga, yang menunjukan bahwa angka Froude sebelum loncatan akan menentukan bentuk gelombang loncat hidraulis berombak yang terjadi.. y/y1d 1,000 0,900 0,800 0,700

y/y 2b

y/y2a

1,000

1,000

y1 = 0,075 ; Fr1 = 1,404 y1 = 0,083 ; Fr1 = 1,197 y1 = 0,065 ; Fr1 = 1,349 y1 = 0,080 ; Fr1 = 1,450 y1 = 0,075; Fr1 = 1,725 Chanson - Fr = 1,48 Chanson - Fr = 1,7

0,900

0,900 0,800 0,700

y2 = 0,146 ; Fr2a = 0,559 y2 = 0,137 ; Fr2a = 0,660 y2 = 0,120 ; Fr2a = 0,558 y2 = 0,140 ; Fr2a = 0,634 y2 = 0,140; Fr2a = 0,697 Chanson - Fr1 = 1,57 Ohtsu - Fr1 = 1,48 Ohtsu - Fr1 = 2,08

0,700

0,600

0,600

0,500

0,500

0,400

0,400

0,400

0,300

0,300

0,300

0,200

0,200

0,200

0,100

0,100

0,000 0,000

u/uc 0,500

1,000

1,500

2,000

0,000 0,000

y2 = 0,093 ; Fr2 = 0,81 y2 = 0,098 ; Fr2 = 0,91 y2 = 0,08 ; Fr2 = 0,96 y2 = 0,09 ; Fr2 = 0,94 y2 = 0,09 ; Fr2 = 0,90 Chanson - Fr1 = 1,57

0,800

0,600 0,500

0,100

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

u/U c 0,000 0,000 1,400

(a)

u/U c 0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

(b) y/y2d

y/y2c

1,000

1,000

0,900

0,900 0,800 0,700 0,600

y2 = 0,142; Fr2c = 0,57 y2 = 0,125 ; Fr2c = 0,65

y2 = 0,092 ; Fr2d = 0,85

y2 = 0,135 ; Fr2c = 0,61

0,700

y2 = 0,10 ; Fr2d = 0,85

y2 = 0,135; Fr2c = 0,62

0,600

Chanson - Fr1 = 1,57

0,500

0,500

0,400

0,400

0,300

0,300

0,200

0,200

0,100 0,000 0,000

y2 = 0,1024 ; Fr2d = 0,78

0,800

y2 = 0,08; Fr2d = 0,84

y2 = 0,12 ; Fr2c = 0,55

y2 = 0,12; Fr2d = 0,84 Chanson - Fr = 1,48

0,100 u/Uc 0,500

0,000 0,000

1,000

u/U c 0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

(c)

Gambar 5. (a) Distribusi kecepatan awal loncatan, (b) Distribusi kecepatan ombakan pertama, dan (c) Distribusi kecepatan ombakan kedua Dengan mencermati Gambar 5 di atas, diperoleh informasi bahwa profil kecepatan pada awal loncatan cenderung memberikan nilai maksimal pada y/y1d = 0,5 – 0,6. Sedangkan untuk ombakan pertama (first wave), di daerah puncak ombakan, memberikan nilai kecepatan maksimal juga y/y2a = 0,5 – 0,7 dan lembah loncatan nilai maksimal adalah y/y2b = 0,7 – 0,8.Untuk data pada ombakan kedua, diperoleh data dengan tren yang mana untuk puncak, nilai kecepatan maksimum berada pada nilai y/y2c = 0,7 – 0,8 sedangkan pada lembahnya nilai maksimum pada y/y2d =

H-146


Keairan 0,8 – 0,9. Hal ini menyerupai hasil yang di peroleh oleh Chanson dan Montes (1995), Chanson (2005) dan Ohtsu (2001).

Angka Froude Perhitungan angka Froude dilakukan pada semua model running yang dilakukan. Nilai angka Froude di hulu loncat hidraulis akan menentukan jenis loncatan hidraulis yang terjadi. Perhitungan angka Froude ini dilakukan dengan menggunakan Persamaan (1). Pada perhitungan kali ini, ditentukan bahwa nilai kecepatan U1 adalah kec rerata aliran pada awal loncatan dan kedalaman aliran h1 adalah kedalaman aliran pada awal loncatan tersebut. Tabel 1. Perhitungan angka Froude aliran pada awal loncat hidraulis berombak No

Model

1 2 3 4 5 6 7

Q1A1 Q2A1 Q3A1 Q3A2 Q4A1 Q5A1 Q6A1

g (m/d2) 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81

y1 (m) 0,0255 0,0340 0,0325 0,0410 0,0525 0,0500 0,0650

U1 (m/d) 1,088 0,919 1,275 0,919 1,101 1,197 1,077

Fr1

No

Model

2,175 1,592 2,258 1,449 1,534 1,709 1,349

8 9 10 11 12 13 14

Q8A1 Q9A1 Q9A2 Q10A1 Q10A2 Q10A3 Q10A4

g (m/d2) 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81

y1 (m) 0,0720 0,0830 0,0750 0,0675 0,0750 0,0800 0,0840

U1 (m/d) 1,220 1,080 1,204 1,404 1,299 1,285 1,178

Fr1 1,452 1,197 1,404 1,725 1,514 1,450 1,298

Penelitian kali ini memperoleh nilai angka Froude yang variatif. Tabel 1 di atas menunjukkan nilai angka Froude terendah ada pada model Q9A1 yaitu Fr1 = 1,197 dan yang tertinggi ada pada model Q3A1 yaitu Fr1limit = 2,258. Hasil ini menyerupai hasil penelitian yang diperoleh oleh Iwao Ohtsu dan Hubert Chanson yang dalam penelitian terbarunya memperoleh nilai angka Froude tertinggi adalah Fr1limit = 2,3 dan Fr1limit = 2,4.

Karakteristik muka air bebas loncat hidraulis berombak Pengukuran profil muka air bebas loncat hidraulis berombak di tengah saluran menggunakan alat ukur point gauge dan untuk di bagian dinding saluran dilakukan pengamatan profil muka air dengan menggunakan mistar mika. Hasil penelitian yang dilakukan diperoleh data bahwa rasio kedalaman ombakan terhadap kedalaman kritis aliran berada di angka 0,7 – 1,5. Nilai ini menyerupai hasil yang diperoleh Chanson dalam penelitiannya. 1,8

y/yc

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4

Data Q6A1 [Fr1=1,349 ; y1=0,065] Data Q9A1 [Fr1=1,197 ; y1=0,083] Chanson, H [Fr1=1,26 ; y1=0,082]

0,2

x/yc

0 0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

Gambar 6. Profil muka air bebas (ki) dan Loncat hidraulis berombak, Fr = 1,450; y1 = 0,008 m (ka)

Energi spesifik dan gaya spesifik Pada penelitian kali ini, dengan menggunakan Persamaan (3) dan (4) hasil analisis kehilangan energi model Q10A3 adalah sebesar Es = 0,1953 cm. Secara umum, besar nilai kehilangan energi yang terjadi pada penelitian kali ini bervariasi untuk tiap model, yaitu berkisar E = 0,03 – 1,039 cm atau 0,297% - 10,276%. Selain itu, dari hasil analisis seluruh model percobaan dalam penelitian kali ini, diperoleh nilai a = 0,94 -1,11 dan nilai β = 0,89 – 1,20. Hal ini terjadi akibat faktor variabilitas data yang diambil masih kurang.


H-147

Keairan

Kurva Gaya Spesifik

Kurva Energi Spesifik 18

18

Lengkung energi teoritis Lengkung energi a ktua l

16

Lengkung gaya teoritis Lengkung gaya aktual

16 Es y 2 a 16,5179

14 12 10 15,7110

15,5157 Es y 3

12

Es y2d 14,9350

10

Fsy2 a

Fsy3

Es y 1 Es ya 18,9848

2

Fsya

FsFs1 ==FsFs3

2 Es (cm) 4

6

8

10

12

14

5342,475

4

0 2

4661,284

Fsy1

6

DEs

0

4659,672

4461,028

8

6 4

5055,020

14

Es y 2 b

8

(Running-Q10A3)

y (cm)

(Running-Q10A3)

y (cm)

16

18

y1

y3

Fs (cm 3 )

0

20

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Gambar 7. Kurva energi dan gaya spesifik pada loncat hidraulis berombak model Q10A3

Gradien kecepatan aliran

Y

y

2,65 12,64

tz /m -10,10

-2,42 29,84 -17,17 20,87

-7,52 -12,37 -11,89 -32,51

-28,84

Y

29,28 9,03 -25,91 31,48

14,09 11,01 -25,98 -39,41

19,15 13,43 -10,79

11,45

a.

1,77 17,21

-18,81 -1,24 3,02

1,86

-6,68 -2,55 -14,02 -19,65

4,02 -74,43

-1,31

-11,11 -5,85 -8,48 -5,85 -15,50 -7,31

-3,84 -3,07 -5,70 -2,52 -13,04 -6,14 -54,94

- 4 ,1 5

1,42

6,43

- 9 ,2 7 - 6 ,1 3 - 9 ,5 8 - 5 ,0 3 - 6 7 ,8 2

0 ,0 0

- 7 ,1 8 - 6 ,6 2 - 3 ,0 3

7 ,8 5

-1,07 -4,42 -13,11

2 ,1 3 - 4 ,8 2 - 5 ,3 8

- 1 2 ,2 5 - 9 ,7 4

-69,47

- 6 1 ,3 8

-11,89 -4,27 -12,50

1,83

X

Gradien kecepatan aliran, F r = 1,197

y

t z /m -9,88

44,04 44,04

-43,23 4,32 0,81

Y

-34,7

-1,94 -10,43

3,72 2,97

4,03

9,46 6,31

-8,26

-34,26

2,82

b.

-14,68 -1,3

-19,88

-6,71

2,59 12,37 1,82 3,93

-2,49 -13,71 -11,41

-12,05 -8,84 -12,05 -9,64 -10,76 -11,73

-8,52 1,12

-4,40 -0,80

0,10 3,20

0,20 -2,10 -2,30 -8,89 -6,69

2,50 -2,83 -9,91 -3,40 -8,92 -6,09 -5,10 -9,77

24,20 1,27

-5,94

-8,86 -0,94 -0,94 -4,90 -8,55

1,98

-4,14 -1,07 -2,27 -11,89 -3,61 -7,75 -5,74

2,40

1,60

X

Gradien kecepatan aliran, Fr = 1,450

y

2 ,5 9 1 2 ,3 7

t z /m -9 ,8 8

1 ,8 2

-0,73 1,21 -7,28 6,07 -14,32

18,20 -12,37 -8,49 -2,43

13,34 1,70

-9 ,2 2

-2 5 ,9 6 -1 6 ,5 0

1 4 ,8 0 -9 ,9 3 -1 ,3 9 7 ,7 6 -1 0 ,8 5 -0 ,6 4 -1 ,4 6 -2 ,5 4

c.

2 2 ,6 2

-6 ,7 1 3 ,9 3 -2 ,4 9 -1 3 ,7 1 -1 9 ,6 5

-82,52

-5,14 -9,37 -12,80 -2,51 -9,49

4,34

-5 1 ,6 4

-0 ,8 0 -11 ,2 9 -9 ,9 9 -6 ,2 9 -11 ,2 9 -3 ,1 0 -3 ,7 0

2 2 ,0 8

-7,09 -3,69 -8,69 -6,74

-82,68

-5,72 -4,12

- 2 ,1 9

2,97

- 4 4 ,7 0

11 ,7 8 0 ,2 1

- 1 2 ,3 1 - 5 ,4 2 - 7 ,3 0 - 6 ,9 9 - 7 ,9 3

-0,47 -2,58 -6,79 -3,40 -4,80 -9,25

-83,84

-1,99

X

Gradien kecepatan aliran, F r = 1,725

Gambar 8. Profil aliran dan profil Gradien Kecepatan aliran loncat hidraulis berombak Pada Gambar 8 di atas, menunjukkan bahwa nilai gradien kecepatan aliran di bawah lembah gelombang lebih besar dibandingkan dengan gradien kecepatan aliran di bawah puncak gelombang. Perbedaan ini menimbulkan potensi terjadinya gerusan atau erosi dasar saluran di bawah lembah gelombang untuk jenis saluran dengan dasar bergerak.

5. PEMBAHASAN Penelitian kali ini memperlihatkan beberapa fenomena yang pada umumnya juga terjadi pada jenis loncat hidraulis klasik, yaitu antara lain adalah terjadi perubahan jenis aliran superkritis ke aliran subkritis, perubahan angka Froude aliran, terjadi kehilangan energi aliran dan perubahan kedalaman aliran sebelum dan sesudah loncatan dan terlihat adanya potensi gerusan di dasar lembah gelombang akibat adanya selisih tegangan gesek yang besar antara dasar puncak gelombang dengan dasar lembah gelombang. Akan tertapi dalam penelitian ini juga, khusus untuk panjang loncatan, belum dapat dengan gamblang ditentukan panjang dan letak loncat hidraulis berombak ini berakhir.

H-148


Keairan Hasil penelitian menunjukkan loncat hidraulis berombak yang sempurna terbentuk pada nilai angka Froude awal berkisar 1,17 < Fr1 < 1,725 dan bentuk loncat hidraulis berombak yang berangsur-angsur akan berubah ke bentuk loncat hidraulis tipe lainnya adalah Fr1 limit ≈ 2,25. Nilai angka Froude di atas nilai tersebut sudah tidak dapat lagi dikategorikan sebagai loncat hidraulis berombak. Kondisi dengan angka Froude Fr1 limit > 2,25 telah berubah menjadi loncat hidraulis lemah (weak classical hydraulic jump). Profil muka air yang terbentuk pada loncat hidraulis berombak sangat tergantung pada nilai angka Froude yang terjadi di awal loncatan (Fr1). Seperti halnya dengan loncat hidraulis tipe lainnya, loncat hidraulis berombak juga terjadi kehilangan energi. Hal ini terlihat dalam penggambaran lengkung energi spesifik dan lengkung gaya spesifik aliran loncat hisrolis berombak. Namun karena loncat hidraulis berombak adalah loncat hidraulis dengan nilai angka Froude yang kecil, maka besar kehilangan energi juga bernilai kecil. Pada penelitian kali ini, diperoleh hasil pengamatan bahwa panjang dan tinggi gelombang pertama lebih dari gelombang kedua (Lw1 > Lw2 dan Hw1 > Hw2) dan ini berkurang seterusnya ke arah hilir. Hal ini terjadi akibat adanya fenomena dispersi gelombang secara linear dari arah hulu.Sedangkan untuk nilai kecuraman gelombang, yaitu rasio antara amplitudo gelombang (aw) dengan seperempat panjang gelombang yang diplot-kan terhadap nilai angka Froude-nya diperoleh rentang nilai 0,10 - 0,30 yang artinya memiliki nilai kecuraman yang landai. Kemudian, hasil regresi data secara polynomial, diperoleh tren bahwa kecuraman gelombang akan naik berangsur-angsur dan akan turun pula secara berangsur-angsur. Hal ini terlihat seperti gambar di bawah ini. aw/0,25Lw 0,450

Penelitian sekarang

0,400

Chanson [UQ95;UQ01]

0,350

Poly. (Penelitian sekarang)

0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 F r1

0,000 1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

Gambar 9. Kecuraman gelombang (waves steepness) Secara umum gradien kecepatan aliran dasar di bawah lembah gelombang memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan gradien kecepatan aliran dasar di bawah puncak gelombang. Adanya perbedaan yang signifikan terhadap nilai ini, oleh penulis, diindikasikan dapat menyebakan terjadinya atau memberi potensi terjadinya gerusan (scouring) di dasar saluran yang bergerak (mobile bed). Kondisi ini juga ditunjukkan oleh peneliti lain seperti Chanson (2005). Sehingga loncat hidraulis berombak, seperti halnya loncat hidraulis jenis lainnya, ternyata juga memberikan potensi gerusan pada dasar salurannya yang bergerak. Sehingga dapat dikatakan bahwa loncat hidraulis berombak, selain juga menyebabkan terjadinya recirculation dan separasi daerah aliran pada dasar puncak gelombang dan disekitar dinding saluran, juga dapat menyebabkan terjadinya gerusan di dasar lembah gelombang untuk dasar saluran bergerak.

Gambar 10. Sketsa gerusan di bawah lembah gelombang pada saluran dasar bergerak (ki) dan Garis arus (stream line) pada loncat hidraulis berombak (ka) Gambar 10 di atas menunjukkan letak terjadinya gerusan pada dasar saluran bergerak. Apabila loncat hidraulis berombak ini dianalogikan sebagai fenomena bono di sebuah sungai, maka dapat dipastikan bahwa selain tersuspensinya material dasar saluran, maka terjadi pula gerusan di dasar saluran sungai tersebut.


H-149

Keairan

6. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diperoleh dari penelitian Karakteristik Loncat Hidraulis Berombak di Hilir Pintu Sorong yang dilakukan adalah: 1.

2. 3. 4. 5. 6.

Pada profil kecepatan aliran di awal loncatan dan di dua ombakan awal loncatan diperoleh bahwa, nilai maksimal kecepatan di awal loncatan berada di y/y1d = 0,5 – 0,6. Sedangkan untuk di dua ombakan pertama loncat hidraulis berombak adalah, pada puncak ombakan pertama bernilai maksimal di y/y2a = 0,5 – 0,7 sedangkan pada lembahnya di y/y2b = 0,7 – 0,8. Dan untuk ombakan kedua dan ketiga diperoleh hasil yang sama yaitu nilai maksimal berada di y/y2c = 0,7 – 0,8 untuk puncak ombakan serta di y/y2d = 0,8 – 0,9 untuk di lembah ombakan. Untuk nilai angka Froude, diperoleh nilai terendah ada pada running model Q9A1 yaitu Fr1 = 1,197 dan nilai tertinggi ada pada running model Q3A1 yaitu Fr1limit = 2,258. Kecuraman gelombang (waves steepness) pada awalnya diperoleh berangsur-angsur naik dan kemudian setelah puncak, yakni pada nilai angka Froude 1,725, kecuraman gelombang kembali berangsur-angsur menurun. Seperti halnya loncat hidraulis klasik, secara umum, loncat hidraulis berombak ini juga mengalami kehilangan energi sebesar DE = 0,03 – 1,039 cm atau 0,297% - 10,276%. Dengan meng-injeksi-kan tinta dan melepaskan butiran sedimen berdiameter f 2mm, terlihat terjadi fenomena recirculation dan terbentuk separasi aliran di dasar puncak ombakan serta di daerah dekat dinding saluran. Terdapat perbedaan nilai gradien kecepatan aliran dasar yang signifikan antara di bawah puncak gelombang dengan di bawah lembah gelombang. Perbedaan ini berpotensi menimbulkan gerusan di bawah lembah gelombang pada saluran dengan dasar bergerak (mobile bed).

DAFTAR PUSTAKA Akan, A.O. (2006). Open Channel Hydraulic. Elsevier. Oxford, UK. Chanson, H. (2007). “Hydraulic Jump: Bubbles and Bore”. 16th Australasian Fluid Mechanics Conference, Australia. Chanson, H. (2005). “Physical Modeling of the Flow Field in an Undular Tidal Bore”. Journal. of Hyd. Res., IAHR, Vol. 43, No. 3, pp. 234-244. Chanson, H. and Montes, J.S. (1995). “Characteristics of Undular Hydraulic Jumps. Experimental Apparatus and Flow Patterns”. Journal. of Hyd. Eng., ASCE, Vol. 121, No. 2, pp. 129-144. Chow, V.T. (1985). Hidraulika Saluran Terbuka (terjemahan). PT. Erlangga, Jakarta. Lennon, J.M., and Hill, D.F., 2006. Particle Image Velocity Measurements of Undular and Hydraulic Jumps., Journal. of Hyd. Eng., ASCE, Vol. 132, No. 12, pp. 1283-1294. Montes, J.S., 1986. A Study of the Undular Jump Profile. 9th Australasian Fluid Mechanics Conference., Aucland, New Zealand. Montes, J.S., and Chanson, H. (1998). “Characteristics of Undular Hydraulic Jumps. Results and Calculations”. Journal. of Hyd. Eng., ASCE, Vol. 124, No. 2, pp. 192-205. Ohtsu, I., Yasuda, Y., and Gotoh, H. (2001). “Hydraulic Condition for Undular-Jump Formations”. Journal. of Hyd. Res., IAHR, Vol. 39, No. 2, pp. 203-209. Triatmodjo, Bambang. (2003). Hidraulika II. Beta Offset. Yogyakarta. Wols, B.A. (2005). Undular Hydraulic Jump. M.Sc. Thesis. Delft University of Technology, Delft. Yuwono, Nur. (1982). Hidraulika I. PT. Hanindita Offset, Yogyakarta.

H-150


KARAKTERISTIK LONCAT HIDRAULIS BEROMBAK DI HILIR PINTU SORONG

Recommend Documents