bab iii metode penelitianrepository.upi.edu/31688/6/s_ts_1305452_chapter 3.pdf1. pompa berkapasitas...
TRANSCRIPT
32 Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Hidraulika Fakultas Pendidikan
Teknologi dan Kejuruan Universitas Pendidikan Indonesia yang berada di
belakang Laboratorium Struktur Departemen Pendidikan Teknik Sipil. Penelitian
ini direncanakan dilaksanakan dalam waktu kurang lebih dua bulan.
B. Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang dilaksanakan adalah penelitian eksperimental
laboratorium. Penelitian dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap
objek penelitian serta adanya kontrol, dengan tujuan untuk menyelidiki ada atau
tidaknya hubungan sebab akibat serta berapa besar hubungan sebab akibat
tersebut dengan cara memberikan perlakuan - perlakuan tertentu pada beberapa
kelompok eksperimen dan menyediakan kontrol untuk perbandingan.
C. Perolehan Data
Dalam penelitian ini penulis, mengumpulkan dua jenis data, yaitu :
1. Data Primer
Data primer dalam penelitian ini adalah data yang diambil pada
pengujian di laboratorium secara langsung. Data primer yang dimaksud
antara lain : profil melintang saluran, kecepatan dan pola aliran,
kemiringan melintang saluran, debit dan gerusan.
2. Data Sekunder
Dalam penelitian ini tidak banyak data sekunder yang digunakan. Data
sekunder yang dimaksud dalam penelitian ini adalah referensi berupa
33
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
literatur (text book) dan jurnal yang menunjang sebagai landasan
pemikiran dalam penelitian ini.
D. Peralatan dan Bahan
Beberapa peralatan dan bahan perlu disiapkan sebelum penelitian ini
dilaksanakan. Berikut ini peralatan yang diperlukan :
1. Pompa berkapasitas 450 lt/menit untuk mengalirkan debit
2. Alat ukur debit V-notch
3. Bak pemodelan tempat membuat model saluran
4. Bak penenang dan Bak sirkulasi
5. Benda apung dari styrofoam untuk mengukur kecepatan aliran
6. Stopwatch
7. Pita ukur
8. Kamera
Bahan yang diperlukan, yaitu :
1. Pasir berdistribusi homogen sebagai material pembuatan model saluran
2. Kayu dengan penampang 2/5 cm sepanjang 11 m sebagai referensi
elevasi acuan
3. Benang untuk mempermudah pembuatan grid pada model dan untuk
menandai titik-titik yang diteliti
4. Bola plastik/styrofoam
E. Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan membuat pemodelan sungai di
Laboratorium Pemodelan Saluran. Simulasi yang akan dilaksanakan
diklasifikasikan menjadi dua kelompok parameter, yaitu parameter simulasi dan
parameter amatan. Parameter simulasi antara lain variasi kemiringan dasar
melintang (e) dan waktu (t). Sedangkan parameter amatan adalah kecepatan aliran
(v) dan besar gerusan.
34
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
Variasi kemiringan melintang (e) yang dimaksud adalah variasi
superelevasi pada dasar saluran. Pengujian akan dilakukan pada 5 seri, yaitu :
1. Seri I; penampang trapesium dengan kemiringan melintang
e1 = 0%
Gambar 3.1. Profil penampang pada seri I
2. Seri II; penampang trapesium dengan kemiringan melintang
e2 = 10%
Gambar 3.2. Profil penampang pada seri II
35
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
3. Seri III; penampang trapesium dengan kemiringan melintang
e3 = 15%
Gambar 3.3. Profil penampang pada seri III
4. Seri IV ; penampang trapesium dengan kemiringan melintang
e4 = -10%
Gambar 3.4. Profil penampang pada seri IV
5. Seri IV ; penampang trapesium dengan kemiringan melintang
e4 = -15%
Gambar 3.5. Profil penampang pada seri V
36
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
Secara garis besar tahapan penelitian adalah sebagai berikut :
1. Persiapan bahan dan peralatan
2. Pengujian saringan (sieve test) untuk diperoleh distribusi ukuran pada
material pasir yang digunakan.
Gambar 3.6 Proses pengujian saringan menggunakan Sieve Shaker
(Dokumentasi Pribadi)
Berikut adalah hasil pengujian saringan pada material pasir yang
digunakan pada percobaan.
Tabel 3.1 Perhitungan distribusi ukuran butiran
No.
Saringan
Diameter
Saringan
(mm)
Berat
Saringan
(gr)
Berat
Tanah
Tertahan
+
Saringan
(gr)
Berat
Tanah
Tertahan
(gr)
%
Tanah
Tertahan
%
Tanah
Lolos
4 4.75 395 395 0 0.0% 100.0%
10 2 435 455 20 3.8% 96.2%
20 0.85 425 585 160 30.8% 65.4%
40 0.425 405 560 155 29.8% 35.6%
80 0.18 325 395 70 13.5% 22.1%
120 0.125 380 425 45 8.7% 13.5%
200 0.075 385 425 40 7.7% 5.8%
Pan 230 260 30 5.8%
Jumlah = 520 100%
37
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
Gambar 3.7 Grafik distribusi ukuran butir
Berdasarkan hasil pengujian saringan, diperoleh distribusi ukuran
butiran sebagaimana ditampilkan pada grafik di atas dengan d50 = 0,61
mm dan d65 = 0,9 mm. Sebagai kontrol, perlu diketahui ukuran butiran
pasir minimum (yang berada pada kondisi kritis) pada kecepatan geser
yang terjadi. Besar kecepatan geser (U*) dapat diperoleh dari
persamaan (14) sebagai berikut.
ππ = π. πβ2 = π. π. β. πΌ
maka,
πβ2 = βπ. β. πΌ
dengan h = R = 0,032 m (jari β jari hidraulik untuk saluran sempit),
dan I adalah kemiringan melintang (0,0033). Sehingga diperoleh nilai
kecepatan geser :
πβ2 = β9,81. 0,032. 0,0033 = 0,056 π/πππ‘ππ
Berdasarkan grafik Shields (Lampiran IV), pada kecepatan geser 0,056
m/detik ukuran diameter butiran yang mengalami kondisi kritis adalah
3,65 mm. Sehingga, karena nilai d50 (0,61mm) < dkritis (3,65mm), maka
media pasir dapat digunakan.
38
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
3. Pemadatan media pasir pada bak pemodelan
Gambar 3.8 Proses penghamparan dan pemadatan pasir
(Dokumentasi Pribadi)
4. Penarikan trase rencana saluran
5. Pembuatan saluran pada seri yang akan diuji. Direncanakan parameter
saluran ;
Gambar 3.9 Sketsa penampang saluran
a. lebar dasar (B1) = 25 cm
b. lebar saluran (B2) = 37 cm
c. kedalaman saluran (H) = 6 cm
d. kedalaman aliran (h) = 4 cm
e. tinggi jagaan (f) = 2 cm
f. sudut belokan (Ο) = 900
g. jari-jari tikungan (rc) =(360πβ ) Γ π΅ (Hey, 1983)
=(36090β ) Γ 37 = 148 ππ
39
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
h. kemiringan talud = 1 : 1
i. kemiringan saluran = 0,0033
Gambar 3.10 Proses setelah pemadatan tanah dan pembuatan trase saluran
(Dokumentasi Pribadi)
6. Memasang patok ukur melintang saluran berupa benang sebagai
referensi elevasi dalam mengukur gerusan.
Gambar 3.11. Pemasangan Patok Ukur
(Dokumentasi Pribadi)
40
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
7. Menyiapkan formulir pengukuran dan mengukur elevasi dasar sebelum
pengaliran.
8. Memulai running dengan menyalakan pompa sirkulasi dan mengatur
debit agar stabil. Timer mulai menghitung waktu.
Gambar 3.12 Proses pengaliran
(Dokumentasi Pribadi)
9. Mengatur debit bukaan dan mengukur debit secara volumetrik
Gambar 3.13 Pengukuran tinggi air di atas ambang
(Dokumentasi Pribadi)
Pada penelitian ini, direncanakan model dialiri debit dengan
ketinggian air di atas v-notch sebesar 8 cm. Bila dikonversi kedalam
satuan debit (liter/detik), maka debit yang digunakan adalah:
41
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
Pada persamaan (19),
Q = (8
15) β2g . Cd . tan (
ΞΈ
2) (Hef)
5 2β
dengan Hef adalah tinggi energi efektif yang diperoleh dari persamaan
(20),
Hef = h + Ξ΄Ht
dimana ;
ketinggian air di atas ambang, h = 0,08 m
koreksi tinggi energi pada celah 90ΒΊ, Ξ΄Ht = 0,0008 m (Gambar 2.11)
koefisien debit untuk celah 90ΒΊ, Cd = 0,578 (Gambar 2.12)
maka,
Hef = 0,08 + 0,0008 = 0,0808 m
Q = (8
15) β2.9,81 .0,578 . tan (
90
2) (0,081)5 2β = 0,002533 π3/πππ‘ππ
Untuk memastikan besaran debit pada pengaliran, dilakukan pula
pengukuran debit secara volumetrik menggunakan ember dan
stopwatch.
.
Gambar 3.14 Pengukuran debit menggunakan metode volumetrik
(Dokumentasi Pribadi)
Tabel 3.2 Perhitungan debit secara volumetrik
Volume
(liter)
Durasi
(detik)
Q
(liter/s)
Qrerata
(liter/s)
13.4 4.95 2.707
2.679 13.4 5.13 2.612
13.4 4.93 2.718
42
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
10. Mengukur kecepatan dan pola aliran air menggunakan serbuk gergaji.
Gambar 3.15 Pengukuran pola aliran dan kecepatan
(Dokumentasi Pribadi)
11. Running dilakukan masing-masing seri sampai keadaan stabil tercapai
(tidak terjadi degradasi maupun agradasi).
12. Setelah mencapai kondisi stabil, pompa dimatikan dan dilakukan
pegukuran kedalaman dasar saluran pada setiap grid pengamatan.
Gambar 3.16 Pengukuran elevasi dasar setelah pengaliran
(Dokumentasi Pribadi)
13. Setelah semua pengukuran selesai, sisa air kotor dibersihkan dari
model
14. Prosedur diatas mulai dari poin ke-3 diulangi untuk masing-masing
Seri dan durasi pengujian.
43
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
Gambar 3.17 Desain Model
44
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
F. Variabel yang Diteliti
Dalam penelitian ini pengaruh dan efektifitas kemiringan dasar saluran
dievaluasi terhadap perubahan morfologi yang terjadi. Maka variabel yang perlu
diambil dari setiap running adalah kecepatan aliran longitudinal, pola aliran yang
terjadi, kemiringan dasar/super elevasi, penampang melintang setelah pengaliran
dan besar volume agradasi dan degradasi.
G. Rancangan Acak Kelompok
Pada penelitian yang menggunakan media percobaan yang heterogen,
perlu dilakukan analisis varian pada RAK (Rancangan Acak Kelompok).
Pengelompokan dan pengacakan tersebut bertujuan untuk mengontrol keragaman
yang timbul dan mengurangi besarnya galat percobaan. Pemisahan kelompok
dapat berupa pemisahan tempat, dimensi bahan, waktu, dan lain-lain yang bukan
merupakan faktor yang diteliti.
Pada penelitian ini dilakukan pengelompokan berdasarkan pengulangan
pada durasi waktu yang sama dengan lima kali perlakuan. Berikut ini adalah tabel
pangamatan dengan perlakuan dan pengelompokannya.
Tabel 3.3. Hasil Pengamatan
Kelompok* Total Rerata
Perlakuan 1 2 3
e = 0%
e = 10%
e = 15%
e = -10%
e = -15%
Total
*) Keterangan : Kelompok berdasarkan replikasi pengujian
Selanjutnya dihitung faktor koreksi (FK), derajat bebas (db), jumlah kuadrat (JK),
kuadrat tengah (KT), dan F hitung dengan persamaan berikut :
45
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
FK =(πππππ π‘ππ‘ππ)2
π.π’
JKT = β π2 β πΉπΎ
JKP = βπ2
π’β πΉπΎ
JKK = βπ2
πβ πΉπΎ
JKGalat = JKT β JKP β JKK
KTP =π½πΎπ
ππ π
KTK =π½πΎπΎ
ππ π
KTG =π½πΎπΊ
ππ π
F Hitung =πΎππ
πΎππΊ
Setelah perhitungan selesai, maka nilai tersebut dimasukkan ke tabel sidik ragam
berikut.
Tabel 3.4 Tabel Sidik Ragam
SK Db JK KT Fhit Ftab
Perlakuan dbp = p - 1 JKP KTP KTP/KTG dbp, dbs
Kelompok dbk = u β 1 JKK KTK KTK/KTS dbk, dbs
Sisa pj-(p+j)+1 JKG KTG
Total pj-1 JKT
Kaidah keputusan ditentukan berdasarkan F hitung dan F tabel. Apabila F
hitung β€ F tabel, maka terima H0, berarti kelompok atau perlakuan tidak
berpengaruh nyata. Sedangkan bila F htung > F tabel, maka tolak H0 yang berarti
kelompok atau perlakuan berpengaruh nyata.
46
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
H. Kerangka Pikir Penelitian
Berikut ini adalah kerangka konsep pemecahan masalah yang telah dirumuskan serta hubungan diantara variabel β variabel
yang diteliti.
Gambar 3.18. Alur Pikir Penelitian
π0 = π. π. β. πΌ
ππ =π£2
ππ βπ§ =
π£2.π€
π .ππ
π0 = π. π (π2
πΆ2)
Diameter
butiran sedimen
Tegangan
Kritis (Οc)
ππ = π₯. π. π. β. πΌ
ππ < π0
ππ > π0
Tengensial
Pola Aliran pada
Tikungan Sungai
Gaya Sentrifugal
Kecepatan Aliran Superelevasi
Radial Vertikal
Helicoidal
Tegangan Geser(Ο0)
Kedalaman aliran
Stabil
Berat sendiri
Uji model fisik
laboratorium Degradasi
Kemiringan dasar
melintang
47
Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi
I. Diagram Alir Proses Penelitian
Gambar 3.19. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Kajian Pustaka
Persiapan Alat dan Bahan Penelitian
Analisa Data :
Kecepatan Aliran
Pola Aliran (manual/CAD dan SMS 8.1)
Volume agradasi dan degradasi
Evaluasi dan
Kesimpulan
Selesai
Pembuatan Model dengan 5 Seri :
Seri I ; e = 0% (3kali pengulangan)
Seri II ; e = 10% (3kali pengulangan)
Seri III ; e = 15% (3kali pengulangan)
Seri IV ; e = -10% (3kali pengulangan)
Seri V ; e = -15% (3kali pengulangan)
Pengaliran Model Sungai
Pengambilan Data pada setiap seri, meliputi :
Data kecepatan
Pola Aliran
Elevasi/situasi penampang