51

Kelompok 13Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika 2010

BAB IVBENDUNG ( OVER FLOW WEIR )

A. Pendahuluan1. Latar BelakangBendung 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 akan dialirkan ke tempat yang kita inginkan.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.

2. Maksud dan Tujuan Menghitung debit, koefisien debit, dan volume rata-rata.

B. Alat yang digunakan1. Multi Purpose Teaching Flume2. Model bendung dengan model sky jump3. Point Gauge4. Mistar/pita ukur5. Alat ukur debit (ember, stop watch, gelas ukur)

PYoQY1Total head line Loncatan Hidrolik

Gambar 2.1 Aliran pada bendung

C. Dasar Teori1. Debit melalui BendungBendung 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 2,5994atau

Q =

Dengan (Yo - P) adalah jarak vertikal antara muka air hulu bendung dengan puncak bendung dan B adalah lebar bendung.

2. Loncatan Hidrolik pada BendungAliran air yang melewati bendung akan mengalami loncatan hidrolik akibat terjadinya pelepasan energi karena berubahnya kondisi aliran dari super kritik menjadi aliran sub kritik. Pada umumnya, loncatan hidrolik dipakai sebagai peredam energi pada hilir bendung, saluran irigasi atau struktur hidrolik lainnya serta untuk mencegah pengikisan struktur dibagian hilir.Suatu loncatan hidrolik dapat terbentuk pada saluran apabila memenuhi persamaan sebagai berikut :

Yo / Y1 = (-1+)Keterangan:Yo = Tinggi muka air di hulu loncatan hidrolik( m )Y1= Tinggi muka air di hilir loncatan hidrolik( m )

F= Bilangan Froud = Adapun panjang loncatan air dapat dihitung dengan rumus empiris sebagai berikut L = 5 s.d. 7 (Yo-Yc)Keterangan:L = panjang loncatan hidrolik(m)

D. Prosedur Pelaksanaan1. Memasang model bendung pada saluran terbuka.2. Mengalirkan air kedalam saluran terbuka.3. Menghitung debit yang terjadi.4. Mencatat harga Yo.5. Menentukan besarnya koefisien debit yang melalui bendung dengan menggunakan rumus di atas.6. Mengamati loncatan hidrolik yang terjadi pada aliran di hilir bendung, ukur Y1, Yo dan tentukan kecepatan yang terjadi pada aliran di hulu loncatan hidrolik, bandingkan panjang loncatan hidrolik tersebut dengan rumus.7. Mengulangi percobaan diatas dengan debit yang lain.

E. ANALISIS PERHITUNGAN1. Pada kondisi bukaan IP= 0,15 mB= 0,0984 mTabel 2.1 kondisi bukaan I menggnakan bendunganV (m3)t (dtk)Q (m3/dtk)Y0 (m)Yt (m)L (m)Cd

0.000771.090.0007060.1680.0440.241.006

0.000821.120.0007320.1680.0440.241.043

0.000851.130.0007520.1680.0440.241.071

=0.002190

Sumber : Hasil pengujian dan perhitungan-Menghitung volume rata-rata

Rumus: Vrata= = = 0.00081 m3-Menghitung Waktu rata-rataRumus : = = = 1.11 detik

-Menghitung Debit ( Q )

-Rumus : Q =

Q=

= 0.000706 m/dtk

Q=

= 0,000732 m/dtk

Q=

= 0.000752 m/dtk

-Menghitung Debit Rata-rata ()

Rumus : ==

= 0.00073 m/dtk-Menghitung Cd

Rumus : Cd=

Cd= 1.00610

Cd= 1.04316

Cd= 1.07166

-Menghitung Cd rata-rata

Rumus: = = = 1.01881

-Panjang loncatan hidrolikRumus : Nilai L = 7 *(Yo-Yt) = 7*(0.168 - 0.044 ) = 0.868 m

2. Pada kondisi bukaan IIP= 0,15 mB= 0,0984 mTabel 2.2 kondisi bukaan II menggunakan bendunganV (m3)t (dtk)Q (m3/dtk)Y0 (m)Yt (m)L (m)Cd

0.001491.000.001490.1830.0560.260.85538

0.001881.060.001770.1830.0560.261.01613

0.001851.030.001790.1830.0560.261.02761

=0.00505

Sumber : Hasil pengujian dan perhitungan-Menghitung volume rata-rata

Rumus: Vrata= = = 0.00174 m3-Menghitung Waktu rata-rataRumus : rata= = = 1.03 detik-Menghitung Debit ( Q )

Rumus : Q =

Q =

= 0.00149 m/dtk

Q=

= 0.00177 m/dtk

Q=

= 0.00179 m/dtk

-Menghitung Debit Rata-rata ()

Rumus : = =

= 0.00168 m/dtk

-Menghitung Cd

Rumus : Cd=

Cd= 0.85538

Cd= 1.01613

Cd= 1.02761

-Menghitung Cd rata-rata

Rumus: = == 0.96637

-Panjang loncatan HidrolikRumus : Nilai L = 7 *(Yo-Yt) = 7*(0.183 - 0.056 ) = 0.889 m

3. Pada kondisi bukaan IIIP= 0,15 mB= 0,0984 mTabel 2.3 kondisi bukaan III menggunakan bendunganV (m3)t (dtk)Q (m3/dtk)Y0 (m)Yt (m)L (m)Cd

0.002851.000.002850.1890.0670.280.404664

0.002431,030.002360.1890.0670.280.531122

0.002871.030.002780.1890.0670.280.541239

=0.00799

Sumber : Hasil pengujian dan perhitungan-Menghitung volume rata-rata

Rumus: Vrata= = = 0.00272 m3

-Menghitung Waktu rata-rataRumus : rata= = = 1.02 detik-Menghitung Debit ( Q )

Rumus : Q =

Q =

= 0.00285 m/dtk

Q=

= 0.00236 m/dtk

Q=

= 0.00278 m/dtk

-Menghitung Debit Rata-rata ()

Rumus : = =

= 0.00266 m/dtk-Menghitung Cd

Rumus : Cd=

Cd= 1.27349

Cd= 1.05454

Cd= 1.24221-Menghitung Cd rata-rata

Rumus: = = = 1.19008-Panjang loncatan hidrolikRumus : Nilai L = 7 *(Yo-Yt) = 7*(0.189 - 0.067 ) = 0.854 m

-Gambar profil aliran bendung

Gambar tampak samping aliranF. GRAFIKTabel 2.4 Jumlah bukaan rata-rata pada tiap kondisiBukaanQV(m3)CdYo

I0.000730.000811.018810.168

II0.001680.001740.966370.183

III0.002660.002721.190080.189

Sumber : hasil praktikum mekanika fluida dan hidraulika 2010

G. Pembahasan

Loncatan hidraulik digunakan sebagai peredam energi pada hilir bendung, saluran irigasi atau struktur hidraulik lainnya, serta untuk mencegah pengikisan struktur dibagian lain.Adapun data dari percobaan : L1 = 0.868 mL2= 0.889 mL3= 0.854 m

Dari hasil perhitungan:1. Hubungan antara volume terhadap debit adalah berbanding lurus. Jika volume bertambah besar, maka Q akan bertambah besar. Dapat dilihat di grafik, nilai koefisien determinasi (R2) adalah 1, artinya besar debit sangat dipengaruhi oleh volume air.2. Hubungan antara Cd terhadap Yo adalah berbanding lurus. Jika nilai Cd bertambah besar, maka Yo juga bertambah besar.Dapat dilihat di grafik, nilai koefisien determinasi (R2) adalah 0.299, artinya nilai Cd tidak berpengaruh besar terhadap tinggi muka air hulu.3. Hubungan antara Cd terhadap Q adalah berbanding lurus. Jika nilai Cd bertambah besar, maka Yo juga bertambah besar.Dapat dilihat di grafik, nilai koefisien determinasi (R2) adalah 0.544, artinya nilai Cd cukup berpengaruh terhadap besarnya debit.

H. KESIMPULAN

Bendung dibuat sebagai peninggi elevasi muka air sehingga dengan kondisi permukaan air yang telah dibendung air dapat di alirkan ke tempat yang kita inginkan.Bendungan digunakan untuk menampung aliran, bila terjadi over flow, sehingga tidak terjadi banjir yang besar yang di akibatkan terlalu tingginya elevasi permukaan air yang mengalir pada saluran tersebut.Dari data perhitungan diatas kita dapat mendapat nilai nilai sebagai berikut : Cd rata-rata : Bukaan I = 1.01881 Bukaan II = 0.96637 Bukaan III= 1.19008

Q rata-rata : Bukaan I= 0.00073 m/dtk

Bukaan II = 0.00168 m/dtk

Bukaan III= 0.00266 m/dtk

V rata-rata:Bukaan I= 0.00081 m3 Bukaan II = 0.00174 m3 Bukaan III= 0.00272 m3

43