skripsi perbandingan karakteristik aliran dan gerusan pada …

SKRIPSI

PERBANDINGAN KARAKTERISTIK ALIRAN DAN GERUSAN PADA

BANGUNAN PELUNCUR LURUS DAN BERTANGGA DENGAN MENGGUNAKAN BANGUNAN PEREDAM USBR III

(Simulasi Laboratorium)

OLEH :

SAM SAPRIADI ALAM 105 81 2386 15

MARLINA 105 81 2399 15

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGAIRAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR TA 2020

i

SKRIPSI

PERBANDINGAN KARAKTERISTIK ALIRAN DAN GERUSAN PADA

BANGUNAN PELUNCUR LURUS DAN BERTANGGA DENGAN MENGGUNAKAN BANGUNAN PEREDAM USBR III

(Simulasi Laboratorium)

Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat-syarat guna memperoleh

gelar Sarjana Teknik (ST) Program Studi Teknik Sipil Pengairan Jurusan

Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

OLEH :

SAM SAPRIADI ALAM 105 81 2386 15

MARLINA 105 81 2399 15

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGAIRAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR TA 202

PERBANDINGAN KARAKTERISTIK ALIRAN DAN GERUSAN PADA BANGUNAN PELUNCUR LURUS DAN BERTANGGA DENGAN

MENGGUNAKAN BANGUNAN PEREDAM USBR III (Simulasi Laboratorium)

Sam Sapriadi Alam1), Marlina2)

Mahasiswa Program Studi Teknik Pengairan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar

E-mail: [email protected], [email protected].

Abstrak

Pelimpah (spillway) adalah salah satu bagian utama bendungan yang berfungsi untuk

melimpahkan air yang berlebih agar air dibendungan tidak meluap. Untuk melindungi

spillway dari bahaya penggerusan maka diperlukan suatu desain konstruksi yang mampu

meredam energi sehingga memperkecil gerusan yang terjadi. Salah satu jenis peredam

yang digunakan yaitu peredam usbr III. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

perbandingan karakteristik aliran yang terjadi serta kedalaman gerusan dari bangunan

peluncur lurus dan bertangga di hilir peredam usbr III. Penelitian ini menggunakan 3

model spillway dan 3 variasi waktu. Hasil penelitian menunjukkan, bahwa bangunan

peluncur bertangga 1;2 dengan kemiringan 30⁰ dapat mengurangi gerusan yang terjadi

di hilir peredam.

Kata kunci : peluncur, peredam, gerusan.

Abstract

Spillway is one of the main parts of the dam that serves to bestow the excess water so

that the water is not overflowing. To protect spillway from danger of grinding it is

necessary a construction design that can dampen the energy so as to minimize the

scours that occurs. One of the types of reducer used is the reducer of USBR III. This

research aims to determine the comparison of the current flow characteristics as well as

the depth of the movement from the building straight and stair launcher in the lower

reducer usbr III. The study uses 3 spillway models and 3 time variations. The results

showed, that the 1; 2-ladder launcher building with a tilt of 30 ⁰ could reduce the

inclination that occurred downstream of the reducer.

Keywords: launcher, reducer, scour

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah Rabbil Alamin, segala puji bagi ALLAH SWT karena

berkat limpahan rahmat, taufik serta hidayah- Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Proposal yang berjudul “Perbandingan Karakteristik

Aliran Dan Gerusan Pada Bangunan Peluncur Lurus Dan Bertangga

Dengan Menggunakan Bangunan Peredam USBR III (Simulasi

Laboratorium)” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

sarjana di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar. Salam dan shalawat senantiasa tercurah

kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai suri tauladan

untuk seluruh umat manusia.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa selesainya Proposal ini

adalah berkat bantuan dari berba gai pihak. Oleh karena itu dalam

kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih serta penghargaan

yang setinggi - tingginya kepada :

1. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, ST., MT selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

2. Bapak Andi Makbul Syamsuri, ST., MT selaku Ketua Jurusan Sipil

Pengairan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Bapak Muh. Amir Zainuddin, ST ., MT selaku Sekretaris Jurusan Sipil

Pengairan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

4. Bapak Dr.Ir. H., Rahim Nanda M., Si selaku Dosen Pembimbing 1

5. Bapak Mahmuddin, ST., MT selaku Dosen Pembimbing 2

iii

6. Bapak dan Ibu Dosen serta para staf administrasi pada Jurusan

Teknik Sipil Pengairan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Makassar.

7. Kedua Orang Tua kami yang selalu memberi dukungan secara moral

maupun material dan doa kepada kami.

8. Saudara/saudari kami di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil

Pengairan.

Serta semua pihak yang telah membantu kami. Selaku manusia

biasa tentunya kami tak luput dari kesalahan. Oleh karena itu, saran dan

kritik yang kontruktif sangat diharapkan demi penyempurnaan skripsi ini.

“Billahi Fii Sabilil Hak Fastabiqul Khaerat”.

Makassar, Februari 2020

Tim Penulis

iv

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................ ii

KETERANGAN PERBAIKAN ........................................................... iii

KATA PENGANTAR ........................................................................ iv

DAFTAR ISI ...................................................................................... vi

DAFTAR PERSAMAAN ................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .......................................................................... xi

DAFTAR TABEL .............................................................................. xiiii

DAFTAR NOTASI .............................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ....................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ................................................................. 2

C. Tujuan Penelitian .................................................................. 3

D. Manfaat Penelitian ................................................................ 3

E. Batasan Masalah ................................................................... 3

F. Sistematika Penulisan ............................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Saluran Terbuka ..................................................................... 5

1. Pengertian Saluran Terbuka ............................................. 5

2. Unsur-unsur Geometri Saluran ......................................... 6

v

3. Bentuk Saluran ................................................................. 7

B. Spillway .................................................................................. 8

1. Jenis-jenis Spillway ........................................................... 9

C. Bangunan Peluncur ................................................................ 11

1. Peluncur Lurus ................................................................... 11

2. Peluncur Bertangga .......................................................... 11

D. Konsep Dasar Aliran .............................................................. 13

1. Karakteristik Aliran ............................................................. 13

2. Tipe Aliran .......................................................................... 14

3. Sifat Aliran .......................................................................... 17

4. Debit Aliran ........................................................................ 20

5. Aliran Subkritis, Kritis dan Superkritis ................................ 22

E. Gerusan ................................................................................ 23

1. Pengertian gerusan ............................................................. 23

F. Kolam Olak ............................................................................. 26

G. Review Penelitian Sebelumnya .............................................. 28

1. Matriks Penelitian ................................................................ 29

BAB III METODE PENELITIAN

A. Lokasi Penelitian ................................................................... 31

B. Jenis Penelitian Dan Sumber Data......................................... 31

1. Jenis Penelitian ................................................................. 31

2. Sumber Data ..................................................................... 31

vi

C. Alat Dan Bahan Yang Digunakan ........................................... 32

D. Desain Penelitian ................................................................... 33

E. Metode Pengambilan Data ..................................................... 34

F. Metode Analisis Data ............................................................ 35

G. Variabel Yang Diteliti ............................................................. 35

H. Prosedur Penelitian ................................................................ 36

I. Flowchart ................................................................................ 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil ........................................................................................ 39

1. Data ................................................................................. 39

a. Kalibrasi Debit Aliran .................................................... 39

b. Perhitungan Karakteristik Aliran .................................... 45

B. Analisis Hasil Pengujian .......................................................... 51

1. Variasi Bangunan Peluncur ............................................... 51

a. Kedalaman Gerusan Pada Peluncur Lurus .................. 51

b. Kedalaman Gerusan Pada Peluncur Bertangga 1:1 ..... 55

c. Kedalaman Gerusan Pada Peluncur Bertangga 1:2 ... 58

2. Variasi waktu ..................................................................... 63

a. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 5 menit ...................................... 63

b. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 10 menit .................................... 67

c. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak

tergerus dalam waktu 15 menit .................................... 72

C. Pembahasan ........................................................................... 78

vii

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan ............................................................................. 81

B. Saran....................................................................................... 82

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................... 83

LAMPIRAN ........................................................................................ 85

DOKUMENTASI ................................................................................ 88

viii

DAFTAR PERSAMAAN

Halaman

1. Menghitung bilangan Reynold (Re) ............................................... 18

2. Menentukan kekentalan kinematik ................................................. 18

3. Menghitung debit aliran (Q) ............................................................ 21

4. Menghitung debit pengaliran pintu Thompson ................................ 21

5. Menentukan kecepatan aliran ......................................................... 21

6. Menghitung bilangan reynold .......................................................... 22

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Penampang saluran trapesium ................................................... . 7

2. Macam-macam bentuk saluran ................................................... . 8

3. Desain stepped chutes ................................................................ . 11

4. Klasifikasi aliran pada saluran terbuka ....................................... . 16

5. Aliran turbulen dan laminer ......................................................... . 20

6. Pola pengaliran di saluran terbuka .............................................. . 22

7. Hubungan kedalaman gerusan dengan waktu ............................ . 24

8. Kolam olakan tipe USBR tipe III ................................................. . 27

9. Sketsa dan denah penelitian ....................................................... . 32

10. peluncur lurus .............................................................................. . 32

11. Saluran peluncur bertangga ........................................................ . 33

12. Potongan A-A, C-C, dan D-D ...................................................... . 33

13. Flowchart penelitian .................................................................... . 37

14. Hubungan antara variasi debit dan tinggi muka air .................... . 40

15. Hubungan antara variasi debit dan bukaan aliran ....................... . 40

16. Grafik hubungan bukaan aliran 30⁰ vs kedalaman gerusan (cm) ............................................................................................. 45

17. Grafik hubungan bukaan aliran 60⁰ vs kedalaman gerusan

(cm) ............................................................................................. 46 18. Grafik hubungan bukaan aliran 90⁰ vs kedalaman gerusan

(cm) ............................................................................................... 47

x

19. Grafik hubungan bukaan aliran 30⁰ vs kedalaman gerusan (cm) ............................................................................................ 49

20. Grafik hubungan bukaan aliran 60⁰ vs kedalaman gerusan


(cm). ............................................................................................ 51 22. Grafik hubungan bukaan aliran 30⁰ vs kedalaman gerusan


(cm). ............................................................................................ 54 24. Grafik hubungan bukaan aliran 90⁰ vs kedalaman gerusan

(cm) ............................................................................................ 55 25. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus

dalam waktu 5 menit pada bukaaan aliran 30⁰. ........................... 57 26. kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 5

menit pada bukaan aliran 60⁰. ..................................................... 58 27. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus

dalam waktu 5 menit pada bukaan aliran 90⁰. ............................. 60 28. Kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 10

menit pada bukaan aliran 30⁰. ..................................................... 61 29. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus

dalam waktu 10 menit pada bukaan 60⁰ ..................................... 62 30. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus

dalam waktu 10 menit pada bukaaan 90⁰.................................... 64 31. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus



dalam waktu 10 menit pada bukaaan 90⁰.................................... 68

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Format pencatatan data penelitian ................................................ 27

2. Perhitungan debit aliran tinggi muka air pada pintu Thompson .................................................................................... 40

3. Tabel penelitian kedalaman gerusan pada bangunan peluncur lurus ................................................................................ 42

4. Tabel penelitian kedalaman gerusan pada bangunan peluncur bertangga 1:1 ................................................................. 43

5. Tabel penelitian kedalaman gerusan pada bangunan peluncur bertangga 1:2 ................................................................. 44

6. Perhitungan bilangan Froude (Fr) pada saluran peluncur

lurus dengan peredam USBR III. ................................................. 45 7. Perhitungan bilangan Froude (Fr) pada saluran peluncur

bertangga 1:1 dengan peredam USBR III. .................................. 46 8. Perhitungan bilangan Froude (Fr) pada saluran peluncur

bertangga 1:2 dengan peredam USBR III. .................................. 47 9. Perhitungan bilangan Reynold (Re) pada saluran peluncur

lurus dengan peredam USBR III. ................................................. 48

10. Perhitungan bilangan Reynold (Re) pada saluran peluncur bertangga 1:1 dengan peredam USBR III. .................................. 49

11. Perhitungan bilangan Reynold (Re) pada saluran peluncur bertangga 1:2 dengan peredam USBR III. .................................. 50

12. Kedalaman gerusan pada bukaan 30⁰ pada variasi

bangunan peluncur lurus ............................................................. 51 13. Kedalaman gerusan pada bukaan 60⁰ pada variasi

bangunan peluncur lurus. ............................................................ 53

xii

14. Kedalaman gerusan pada bukaan 90⁰ pada variasi bangunan peluncur lurus ............................................................. 54


bangunan peluncur bertangga 1:1 ............................................... 55 16. Kedalaman gerusan pada bukaan 60⁰ pada variasi

bangunan peluncur bertangga 1:1 .............................................. 56 17. Kedalaman gerusan pada bukaan 90⁰ pada variasi

bangunan peluncur bertangga 1:1 ............................................... 58 18. Kedalaman gerusan pada bukaan 30⁰ pada variasi

bangunan peluncur bertangga 1:2 ............................................... 59

19. Kedalaman gerusan pada bukaan 60⁰ pada variasi bangunan peluncur bertangga 1:2 ............................................... 60


bangunan peluncur bertangga 1:2 ............................................... 62 21. kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan 30⁰ dalam

waktu 5 menit. ........................................................................... 63 22. Kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan 60⁰ dalam

waktu 5 menit. ............................................................................. 65 23. Kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan 90⁰ dalam

waktu 5 menit. ............................................................................. 66 24. kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan 30⁰ dalam


waktu 10 menit. ........................................................................... 69 26. kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan 90⁰ dalam



waktu 15 menit. ........................................................................... 74

xiii

29. Kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan 90⁰ dalam waktu 15 menit. ........................................................................... 75

30. Rekapitulasi perhitungan persentase kedalaman gerusan

dengan variasi bangunan peluncur lurus, bertangga 1:1, bertangga 1:2 di putaran stop crant 30⁰, 60⁰, 90⁰ ......... ............... 77

xiv

DAFTAR NOTASI

A = luas penampang

Cd = Koefisien debit

Fr = Angka Froude

g = Gaya Gravitasi

h = Kedalaman aliran

H1 = Tinggi muka air dari dasar

L = Panjang karakteristik, pada saluran muka air bebas L = R

Q = Debit pengaliran

R = Jari-jari hidrolik saluran

V = kecepatan aliran

v = Kekentalan kinematik

ṽ = Kecepatan rata-rata aliran

𝜇 = kekentalan dinamik dengan satuan

𝜌 = kerapatan air

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pelimpah (spillway) adalah salah satu bagian utama bendungan

yang berfungsi untuk melimpahkan air yang berlebih agar air dibendungan

tidak meluap. Spillway terdiri dari tiga komponen utama yaitu: mercu,

saluran peluncur, dan peredam energy. Mercu merupakan bagian teratas

dari spillway yang berfungsi mengalirkan air ke saluran peluncur. Saluran

peluncur berfungsi untuk mengatur aliran yang melimpah dari mercu agar

dapat mengalir dengan lancar tanpa hambatan-hambatan hidrolis.

Sedangkan peredam energy berfungsi untuk menurunkan energy air yang

turun dari saluran peluncur agar spillway tidak terkikis sehingga

konstruksinya tetap kokoh.

Ketika debit air yang lewat melalui mercu spillway artinya air

sedang melimpah di atas mercu maka energi yang dihasilkan akan tinggi.

Kecepatan aliran sangat tergantung pada kemiringan dasar saluran.

Walaupun aliran super kritis tidak dapat dikendalikan di bagian hilir, tetapi

masih bisa dikendalikan dengan perubahan-perubahan pada kemiringan

dasar salurannya.

Aliran di saluran curam selain cepat juga memiliki energi yang

cukup besar, sehingga untuk mendapatkan bangunan di bagian hilir yang

aman, energi air ini harus diredam sehingga dibutuhkan alternatif

2

bangunan yang dapat meredam energi sebelum mencapai peredam

energi. Peredaman energi dapat dilakukan dengan membuat serangkaian

anak tangga supaya kecepatan yang terjadi dapat diredam oleh efek anak

tangga tersebut atau biasa disebut saluran peluncur bertangga. Dalam

meredam energi air yang terjadi di hilir bangunan pelimpah tentu saja

energy yang dilalui di saluran peluncur lurus dan saluran peluncur

bertangga berbeda. Untuk melindungi spillway dari bahaya penggerusan,

diperlukan suatu desain kolam olakan yang mampu meredam energi Jenis

kolam olakan yang akan kami rencanakan adalah kolam olak tipe USBR-

III dengan angka Froude > 4,5.

Berdasarkan latar belakang tersebut diatas, maka kami

mengangkat judul penelitian “Perbandingan Karakteristik Aliran Dan

Gerusan Pada Bangunan Peluncur Lurus Dan Bertangga Dengan

Menggunakan Bangunan Peredam Usbr III”

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu :

1. Bagaimana perbandingan pengaruh bangunan peluncur lurus dan

bertangga terhadap karakteristik aliran pada bangunan spillway

menggunakan peredam USBR III?

2. Bagaimana perbandingan pengaruh bangunan peluncur lurus dan

bertangga terhadap pola gerusan pada peredam USBR III ?

3

C. Tujuan penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu :

1. Untuk mengetahui perbandingan pengaruh karakteristik aliran yang

terjadi di hilir peredam USBR III ?

2. Untuk mengetahui kedalaman gerusan dari bangunan peluncur lurus

dan bertangga di hilir peredam USBR III ?

D. Manfaat penelitian

Mamfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

1. Sebagai bahan referensi untuk membuat bangunan pelimpah atau

meminimalisir kerusakan yang terjadi di hilir peredam.

2. Sebagai bahan referensi tentang bangunan pelimpah terhadap

gerusan yang praktis dan efektif.

3. Sebagai sarana untuk penelitian-penelitian lanjut dan yang relevan.

E. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini yaitu :

1. Penelitian ini merupakan simulasi laboratorium tidak melalui uji

lapangan.

2. Pada penelitian ini dipakai model bangunan peluncur lurus dan

bertangga.

3. Hanya dilakukan pengamatan pada variabel kecepatan aliran,

kedalaman aliran, bilangan Froude dan bilangan Reynold.

4

F. Sistematika penulisan

Susunan sistematika dalam proposal tugas akhir ini dapat diuraikan

sebagai berikut:

− BAB I Pendahuluan terdiri dari latar belakang, rumusan masalah,

tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan

sistematika penulisan.

− Bab II Tinjauan pustaka terdiri dari teori umum, landasan tori dan

penelitian relevan.

− Bab III Metodologi penelitian pada bab ini terdiri dari waktu dan

tempat penelitian,jenis penelitian dan sumber data,alat dan

bahan,desain penelitian,metode pengambilan data,metode analisis

data, variabel yang diteliti,prosedur penelitian dan flowchart.

− Bab IV Hasil dan pembahasan terdiri dari data hasil penelitian,

analisis data dan pembahasan

− Bab V Penutup terdiri dari kesimpulan dan saran.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Saluran Terbuka

1. Pengertian saluran terbuka

Saluran terbuka adalah saluran di mana air mengalir dengan muka

air bebas. Pada semua titik di sepanjang saluran, tekanan di permukaan

air adalah sama, yang biasanya adalah tekanan atmosfir. Pengaliran

melalui suatu pipa (saluran tertutup) yang tidak penuh (masih ada muka

air bebas) masih termaksud aliran melalui saluran terbuka harus

mempunyai muka air bebas, maka aliran ini biasanya berhubungan

dengan zat cair dan umumnya adalah air (Bambang Triatmodjo,1996).

Selanjutnya permasalahan teknik yang berhubungan dengan aliran

terkadang tidak dapat di selesaikan dengan analisis, maka harus

melakukan pengamatan dengan membuat suatu saluran atau alat peraga,

bentuk saluran ini mempunyai bentuk yang sama dengan permasalahan

yang diteliti, tetapi ukuran dimensinya lebih kecil dari ada yang di

lapangan.

Menurut Bambang Triatmodjo (1996), saluran digolongkan menjadi

dua macam yaitu, saluran alam (natural) dan saluran buatan (artifical).

Saluran alam merupakan suatu aliran yang meliputi semua alur aliran air

secara alamiah di bumi, dimana alirannya mengalir dari hulu ke hilir.

6

Saluran buatan adalah saluran yang dibuat dan direncanakan

sesuai dengan konteks pemanfaatannya seperti, saluran irigasi, saluran

drainase, saluran pembawa dan pembangkit listrik tenaga air dan saluran

untuk industri dan sebagainya termaksud model saluran yang dibuat di

laboratorium untuk keperluan penelitian. Sifat-sifat hidrolik saluran

semacam ini dapat diatur menurut keinginan atau dirancang untuk

memenuhi persyaratan tertentu. Oleh karena itu, penerapan teori hidrolika

untuk saluran buatan dapat membuahkan hasil yang cukup sesuai dengan

kondisi sesungguhnya, dengan demikian cukup telilti untuk keperluan

perancangan praktis (Bambang Triatmodjo,1996).

2. Unsur-unsur Geometri Saluran

Menurut Bambang Triatmodjo (1996), unsur-unsur geometri saluran

adalah sifat-sifat suatu aliran yang dapat diuraikan seluruhnya

berdasarkan geometri penampang dan kedalaman aliran. Unsur-unsur ini

sangat penting dan banyak sekali dipakai dalam perhitungan aliran. Untuk

penampang biasa yang sederhana, geometri dapat dinyatakan secara

matematik menurut kedalaman aliran dan dimensi lainnya dari

penampang tersebut. Namun untuk penampang yang rumit dan

penampang saluran alam, belum ada rumus tertentu untuk menyatakan

unsur-unsur tersebut. Selain kuva-kurva yang menyatakan hubungan

unsur-unsur ini dengan kedalaman aliran yang disiapkan untuk

perhitungan hidrolis.

7

Penampang saluran buatan biasanya direncanakan berpenampang

saluran berdasarkan bentuk geometris yang umum. Penampang saluran

alam umunya sangat tidak beraturan, biasanya bervariasi dari bentuk

seperti parabola sampai trapesium. Istilah penampang saluran (channel

section) adalah tegak lurus terhadap arah aliran, sedangkan penampang

vertikal saluran (vertical channel section) adalah penampang vertikal

melalui titik terbawah atau terendah dari penampang. Oleh sebab itu pada

saluran mendatar penampangnya selalu merupakan penampang vertikal

(Raju, Ranga K.J. 1986).

Gambar 1. Penampang Saluran Trapesium (Raju,Ranga K.J. 1986).

3. Bentuk Saluran

Terdapat banyak bentuk penampang saluran terbuka antara lain

penampang bentuk trapesium, penampang bentuk persegi panjang,

penampang bentuk segitiga, penampang bentuk parit dangkal, dan

penampang bentuk saluran alam yang tidak beraturan.

8

Gambar 2. Macam-macam bentuk saluran terbuka : Trapesium, Persegi Panjang, Segitiga, Dan Saluran Alam (Chow, 1992).

B. Spillway

Pelimpah (spillway) adalah salah satu bagian utama bendungan

yang berfungsi untuk melimpahkan debit air yang berlebih agar air yang

dibendung tidak meluap. Spillway terdiri dari tiga komponen utama yaitu

mercu bendung, saluran peluncur dan peredam energy (Erman Mawardi ,

2006).

Mercu bendung merupakan bagian teratas dari spillway yang

berfungsi mengalirkan air ke saluran peluncur. Saluran peluncur berfungsi

untuk mengatur aliran air yang melimpah dari mercu agar dapat mengalir

dengan lancar tanpa hambatan-hambatan hidrolis. Sedangkan peredam

energi berfungsi untuk menurunkan energi yang turun dari saluran

peluncur agar bendung tidak terkikis sehingga konstruksinya tetap kokoh

(Linda Wahyuningsih, 2014)

Air yang melimpah melalui spillway mempunyai kecepatan yang

tinggi. Oleh sebab itu kecepatan aliran harus dikurangi sebelum memasuki

9

saluran yang berada di hilirnya. Selain itu perubahan dasar aliran yang

curam juga mengakibatkan tingginya energi yang timbul. Hal ini sangat

membahayakan bagi kekuatan konstruksi bendung. Oleh karena itu

dibutuhkan alternatif konstruksi yang dapat menurunkan energi aliran air

dari mercu bendung sebelum menghantam peredam energi (Sad Mei

Nuraini, 2012).

Peredaman energi ini dapat dilakukan dengan memecah energi

secara bertahap sebelum mencapai peredam energi, yaitu menggunakan

spillway beranak tangga (stepped spillway). Pelimpah betangga ini

merupakan modifikasi dari saluran peluncur yang dibuat bertangga mulai

dari dekat puncak pelimpah sampai kaki pelimpah (Linda

Wahyuningsih,2014).

1. Jenis-jenis Spillway

Berbagai jenis spillway servis yang umum digunakan dijelaskan

secara singkat di bawah ini (Linda Wahyuningsih,2014).:

− Ambang pelimpah yang terdapat di tengah (centre overflow) Saluran

banyak dijumpai pada bendungan beton berdasar berat sendiri dan

bendungan beton berbentuk lengkung. Salah satu contohnya adalah

bendungan Okutadami, kapasitas debit bangunan pelimpahnya adalah

1.500 m³/detik.

− Ambang pelimpah sisi (side overflow type). Saluran banyak dijumpai

pada bendungan urugan dan bendungan beton berdasar berat sendiri.

10

Hal ini dimaksudkan untuk menyesuaikan dengan keadaan topografi

setempat sehingga bangunan pelimpah dapat ditempatkan di tanah

asli agar stabil dan tidak mengalami erosi.

− Ambang pelimpah berbentuk huruf U (U shaped overflow, rectangular

duckbill type). Dibuat berbentuk huruf U dengan maksud untuk

memperpanjang ambang pelimpahnya agar memperbesar kapasitas

debit air.

− Ambang pelimpah berbentuk setengah lingkaran (semi circular

overflow type). Seperti pada ambang pelimpah berbentuk huruf U,

disini pun dibuat dengan maksud memperpanjang ambang

pelimpahnya sehingga kapasitas debit airnya juga bertambah besar.

− Ambang pelimpah berbentuk lebih dari satu lengkung (duck bill

overflow type). Disini terdapat beberapa lengkung yang dilewati air,

kemudian aliran airnya ditampung di dalam saluran berbentuk

lingkaran untuk dialirkan keluar lewat terowongan. Bentuknya bagus

tetapi cara ini hanya cocok digunakan untuk kapasitas debit air yang

kecil. Karena untuk debit air besar konstruksinya menjadi berat dan

tidak ekonomislagi.

− Ambang pelimpah berbentuk Menara (tower overflow type). Tipe ini

telah dipakai di negara kita, yaitu di Bendungan Ir. H. Juanda untuk

kapasitas debit air sebesar 3.000 m³/detik.

11

− Ambang tipe morning glory (berbentuk lingkaran sedang air jatuh di

tengahnya, glory hole, drop inlet). Tipe ini telah dipakai di Bendungan

Cachoira dan Graminha yang keduanya terletak di negara Brazil

C. Jenis bangunan peluncur

1. Peluncur lurus

Pada perencanaan bangunan pelimpah antara tinggi mercu dengan

bangunan peredam energi diberi saluran peluncur (flood way). Saluran ini

berfungsi untuk mengatur aliran air yang melimpah dari mercu dapat

mengalir dengan lancar tanpa hambatan – hambatan hidrolis (Sad Mei

Nuraini, 2012).

2. Saluran peluncur bertangga

Pelimpah bertangga adalah pelimpah yang bagian saluran

curamnya dibangun serangkaian anak tangga dengan ukuran tertentu.

Pelimpah bertangga mampu meredam energy air, hal ini disebabkan oleh

efek anak tangga yang mampu meredam kecepatan (Sad Mei Nuraini,

2012).

Gambar 3. Desain stepped chutes (Sad Mei Nuraini, 2012)

12

Stepped chutes mempunyai keuntungan antara lain (Sad Mei Nuraini,

2012):

a. Dapat mengurangi energi pada hilir bendung

b. Dapat digunakan pada daerah yang mempunyai kemiringan curam

Menyatakan bahwa pada aliran pada pelimpah bertangga dibagi

menjadi dua jenis aliran yaitu aliran nappe dan aliran skimming.

Peredaman energi aliran nappe terjadi karena pemisahan luapan aliran

dalam udara yang jatuh dari anak tangga yang posisinya lebih tinggi ke

anak tangga di bawahnya dengan debit aliran yang relatif kecil dan

kemiringan punggung yang relatif datar. Sedangkan peredaman energi

aliran skimming terjadi karena geseran fluida. Karena adanya geseran,

fluida berputar berulang-ulang yang terjebak diantara anak-anak tangga

dengan aliran utama yang melimpas di punggung pelimpah bertangga

(Chanson, 1994).

Aliran pada pelimpah bertangga. Aliran nappe terbentuk pada saat

terjadi debit yang kecil. Pada debit yang besar, aliran menjadi aliran

skimming. Untuk alasan keamanan kondisi aliran pada transisi aliran

nappe skimming harus dihindari. Mengabaikan efek terbawanya udara,

untuk analisis data antara lain (Chanson, 1994):

a. Bilangan Froude tidak mempunyai efek terhadap ketahanan aliran

b. Tarikan permukaan tidak mempunyai efek terhadap kemiringan anak

tangga. Pada anak tangga datar, gesekan permukaan mungkin

mempunyai efek terhadap kemiringan. Tetapi data tambahan

13

dibutuhkan untuk menerima atau menolak point ini.

c. Bilangan Reynolds tidak mempunyai efek terhadap ketahanan aliran

untuk aliran turbulen superkritis.

D. Konsep Dasar Aliran

Menurut ilmu mekanika fluida aliran fluida khususnya air

diklasifikasikan berdasarkan perbandingan antara gaya inersia dan gaya-

gaya kekentalannya menjadi tiga bagian yaitu aliran laminar, turbulen,

dan transisi. Variabel yang dipakai untuk klarifikasi ini adalah bilangan

Reynolds (French, 1985).

1. Karakteristik Aliran

Kondisi biofisik setiap saluran terbuka memiliki karakter yang

berbeda yang mencerminkan tingkat kepekaan dan potensi suatu saluran.

Pengumpulan data fisik dengan mencatat beberapa faktor yang dominan

pada suatu wilayah akan mencerminkan karakteristik suatu saluran

(Bambang Triatmodjo 1996).

Menurut V.T Chow (1992). karakteristik aliran adalah gambaran

spesifik mengenai aliran yang dicirikan oleh parameter yang berkaitan

dengan keadaan topografi, tanah, geologi, vegetasi, penggunaan lahan,

hidrologi, dan manusia. Aliran pada saluran terbuka merupakan aliran

yang mempunyai permukaan yang bebas. Permukaan yang bebas itu

merupakan pertemuan dua fluida dengan kerapatan ρ (density) yang

14

berbeda. Biasanya pada saluran terbuka itu dua fluida itu adalah udara

dan air dimana kerapatan udara jauh lebih kecil dari pada kerapatan air.

Selanjutnya gerakan air pada saluran terbuka berdasarkan efek

dari gravitasi bumi yang didistribusi tekanan dalam air umumnya bersifat

hidrostatis karena kuantitasnya tergantung dari berat jenis aliran dalam

kedalaman. Karena jenis berat aliran dapat diasumsikan tetap, maka

tekanan hanya tergantung dari kedalamannya; semakin dalam

tekanannya semakin besar. Namun pada beberapa kondisi bisa

ditemukan distribusi tekanan tidak hidrostatis (V.T Chow 1992).

Karakter aliran yang paling sesuai untuk mengendapkan partikel

sedimen adalah aliran laminar dengan kecepatan yang rendah. Banyak

cara dilakukan untuk mendapatkan pola aliran yang seperti ini, atau yang

lebih dikenal dengan “plug-flow”, seperti merancang posisi inlet dan outlet

(Pearson et.al, 1995), mencegah pembentukan gelombang dipermukaan

dengan meminimalkan angin (Kim dan Kim, 2000), menggunakan

baffle/sekat (Muttamara dan Puetpaiboon, 1997).

2. Tipe Aliran

Aliran saluran terbuka dapat digolongkan berdasarkan pada

berbagai kriteria, salah satu kriteria utama adalah perubahan kedalaman

aliran (h) terhadap waktu (t) dan terhadap tempat (s) (Bambang

Triatmodjo,1996).

15

a. Tipe Aliran Berdasarkan Kriteria Waktu yaitu (Bambang

Triatmodjo,1996):

1) Aliran Tetap/mantap (Steady Flow) yaitu aliran di mana kedalaman air

(h) tidak berubah menurut waktu atau dianggap tetap dalam suatu

interval waktu, dengan demikian kecepatan aliran pada suatu titik

tidak berubah terhadap waktu dan segala variabel disepanjang

saluran sama.

2) Aliran tidak tetap/Tidak Mantap (Unsteady Flow) yaitu apabila

kedalaman air (h) berubah menurut waktu demikian pula

kecepatannya berubah menurut waktu . Aliran ini terbagi dua

yaitu:Aliran seragam tidak tetap (unsteady uniform flow) dan aliran

tidak tetap dan berubah-ubah (unsteady varied flow). Aliran ini hampir

tidak pernah terjadi.

3) Aliran Seragam (uniform flow) yaitu aliran dimana segala variabel

seperti kedalaman, luas, debit, konstan disepanjang saluran sama.

4) Aliran tidak seragam (un-uniform Flow) yaitu aliran berubah-ubah

(varied flow) disepanjang saluran terhadap kedalaman, luas, dan

debit, Yang terdiri dari: Aliran tetap berubah lambat laun (gradually

varied flow) dan Aliran tetap berubah dengan cepat (rapidle varied

flow).

b. Tipe aliran berdasarkan tempat dan waktu (Bambang

Triatmodjo,1996):

16

1) Aliran seragam (uniform flow) yaitu: aliran dimana segala variabel

seperti kedalaman, luas penampang, dan debit konstan disepanjang

saluran sama. Aliran ini terbagi dua yaitu:

a. Aliran seragam tetap (steady uniform flow) yaitu aliran seragam

yang tidak berubah terhadap waktu.

b. Aliran seragam tidak tetap (unsteady uniform flow) yaitu aliran

yang dapat pula berubah terhadap waktu apabila fluktuasi muka air

terjadi dari waktu ke waktu namun tetap pararel dengan dasar

saluran.

2) Aliran Tidak seragam (non uniform flow) yaitu aliran dimana segala

variabel seperti kedalaman, luas penampang, dan debit berubah di

sepanjang saluran. Aliran ini disebut juga aliran berubah-ubah (varied

flow) yaitu; Aliran berubah lambat laun (gradually varied flow) dan

Aliran berubah dengan cepat.

c. Aliran permanen dan tidak permanen (Bambang Triatmodjo,1996)

Jika kecepatan aliran pada suatu titik tidak berubah terhadap

waktu, maka alirannya disebut aliran permanen atau tunak (steady flow),

jika kecepatan pada suatu lokasi tertentu berubah terhadap waktu maka

alirannya disebut aliran tidak permanen atau tidak tunak (unsteady flow).

17

Gambar 4. Klasifikasi aliran pada saluran terbuka (Bambang

Triatmojo,1996)

3. Sifat Aliran

Sifat-sifat aliran saluran terbuka pada dasarnya ditentukan oleh

adanya Pengaruh kekentalan (viscositas) dan pengaruh gravitasi dalam

perbandingannya dengan gaya-gaya kelembaman (inersia) dari aliran..

Selanjutnya apabila perbandingan antara pengaruh gaya-gaya

kelembaman dengan gaya-gaya kekentalan yang dipertimbangkan maka

aliran dapat dibedakan menjadi: aliran laminer, dan aliran turbulen serta

aliran transisi. Parameter yang dipakai sebagai dasar untuk membedakan

sifat aliran tersebut adalah suatu parameter tidak berdimensi yang dikenal

dengan angka Reynold (Re) yaitu: perbandingan (ratio) dari gaya

kelembaman (inersia) terhadap gaya- gaya kekentalan (viscositas)

persatuan volume (Fouz Infaz, 2001).

18

1. Aliran laminer dan turbulen.

Jika partikel zat cair yang bergerak mengikuti alur tertentu dan

aliran tampak seperti gerakan serat-serat atau lapisan-lapisan tipis yang

paralel, maka alirannya disebut aliran laminer. Sebaliknya jika partikel zat

cair bergerak mengikuti alur yang tidak beraturan, baik ditinjau terhadap

ruang maupun waktu, maka alirannya disebut aliran turbulen (Fouz Infaz,

2001):

Faktor yang menentukan keadaan aliran adalah pengaruh relatif

antara gaya kekentalan (viskositas) dan gaya inersia. Jika gaya viskositas

dominan, alirannya laminer, jika gaya inersia yang dominan, alirannya

turbulen. Nisbah antara gaya kekentalan dan inersia dinyatakan dalam

bilangan Reynold (Re), yang didefinisikan sebagai (Fouz Infaz, 2001):

Re = V.L

𝑣 .................................................................................... (1)

Dengan V = Kecepatan aliran (m/det).

L = Panjang karakteristik (m), pada saluran muka air bebas L = R

R = Jari-jari hidrolik saluran

v = Kekentalan kinematik (m2/det).

di mana kekentalan kinematik di definisikan sebagai

v = 𝜇

𝜌 ..................................................................................... (2)

Di mana :

𝜇 = kekentalan dinamik dengan satuan kg/m.d

𝜌 = kerapatan air dengan satuan kg/m3

19

Tabel 1. kekentalan kinematik

Temperatur (C) Visikositas kinematik

10-2 (cm2/det)

20 1,002

21 0,978

22 0.955

23 0,933

24 0,911

25 0,983

26 0,873

27 0,854

28 0,836

29 0,818

30 0,802

Sumber : Bambang Triatmojo 1996

2. Sifat-sifat aliran berdasarkan pengaruh gaya kelembaman dengan

gaya kekentalan yaitu (Fouz Infaz, 2001):

a) Aliran Laminer yaitu suatu aliran dimana gaya-gaya kekentalan relatif

lebih besar dibanding dengan gaya kelembaman sehingga kekentalan

berpengaruh besar terhadap sifat aliran. Pada aliran ini partikel cairan

seolah-olah bergerak secara teratur menurut lintasan tertentu.

b) Aliran Turbulen yaitu apabila kecepatan aliran lebih besar daripada

kekentalan dalam hal ini butiran-butiran air bergerak menurut lintasan

yang tidak teratur, tidak lancar, tidak tetap, walaupun butiran bergerak

maju dalam kesatuan aliran secara keseluruhan.

c) Aliran Transisi yaitu Aliran peralihan dari laminar ke aliran turbulen

dimana kekentalan relatif terhadap kecepatan.

Klasifikasi aliran berdasarkan bilangan Reynolds dapat dibedakan

menjadi tiga kategori seperti berikut ini (French, 1985) :

20

Re < 500 aliran laminer

500 < Re < 12.500 aliran transisi

Re ˃ 12.500 aliran turbulen

Umumnya aliran pada saluran terbuka mempunyai Re ˃ 12.500

sehingga alirannya termaksud dalam kategori aliran turbulen.

Gerakan air pada saluran terbuka berdasarkan efek dari gravitasi

bumi dan distribusi tekanan didalam air umumnya bersifat hidrostatis

distribusi tekanan di dalam air hidrostatis karena kuantitasnya tergantung

dari berat jenis aliran dan kedalaman. Karena berat jenis aliran dapat

diasumsikan tetap, maka tekanan hanya tergantung kedalamannya,

semakin dalam tekanannya semakin besar. Namun pada beberapa

kondisi bisa ditemukan distribusi tekanan tidak hidrostatis.

a) Turbulen b) Laminer Gambar 5. Aliran turbulen dan laminer (Rajaratnam, 1999)

4. Debit Aliran

Debit aliran adalah jumlah air yang mengalir dalam satuan volume

per satuan waktu. Satuan debit yang digunakan adalah meter kubik per

detik (m³/det). Dalam praktek, sering variasi kecepatan pada tampang

melintang diabaikan, dan kecepatan aliran dianggap seragam di setiap

titik pada tampang melintang yang besarannya sama dengan kecepatan

21

rerata V, sehingga debit aliran sebagai berikut (Buchanan, T.J dan

Somers, W.P.,1969) :

Q = A x V .................................................................................. (3) Dimana :

Q = debit aliran (m³/det)

A = luas penampang (m²)

V = kecepatan aliran (m/det)

Perhitungan debit pengaliran pintu thompson dengan

menggunakan rumus sebagai berikut (A.Robiansyah & Wisardi, 2018):

𝑄 = (8

15) 𝑥 𝐶𝑑1 √2𝑥𝑔 𝑥 𝑡𝑎𝑛

𝜃

2𝑥 𝐻1

5

2 ........................................... (4)

𝑄 = (8

15) 𝑥 0,60√2𝑥9,81 𝑥 𝑡𝑎𝑛

90

2𝑥 𝐻1

5

2

Maka, 𝑄 = 1,4174 𝑥 𝐻1

5

2

Dimana :

Q = Debit pengaliran (m3/dt)

Cd = Koefisien debit

G = Gravitasi (9,8 m/dt2)

H1 = Tinggi muka air dari dasar

Menentukan kecepatan aliran dalam hitungan praktis rumur yang

digunakana adalah persamaan persamaan kontiunitas (Cahya

Yuni.S.D,2012)

𝑉 =𝑄

𝐴 ...................................................................................... (5)

Dimana :

V = kecepatan aliran (m/det)

22

Q = debit (cm3/det)

A = luas penampang (cm2)

5. Aliran Subkritis, Kritis dan Superkritis

Parameter yang menentukan ketiga aliran tersebut adalah

parameter yang tidak berdimensi yang dikenal dengan angka Froude (Fr)

yaitu angka perbandingan antara gaya kelembaman dan gaya gravitasi, di

rumuskan dengan (Fouz, Infaz 2001):

Fr = 𝑣

√𝑔.ℎ .................................................................................... (6)

Dimana:

Fr = Angka Froude

ṽ = Kecepatan rata-rata aliran (m/det)

h = Kedalaman aliran (m)

g = Gaya gravitasi (m/det2)

sehingga :

a. Aliran bersifat Kritis apabila Fr = 1, dimana kecepatan aliran sama

dengan kecepatan rambat gelombang.

b. Aliran bersifat subkritis apabila Fr<1, dimana kecepatan aliran lebih

kecil daripada kecepatan rambat gelombang.

c. Aliran bersifat superkritis apabila Fr >1, dimana kecepatan aliran lebih

besar daripada kecepatan rambat gelombang

Berikut gambar aliran sub kritis, aliran super gratis, aliran kritis:

23

Gambar 6. Pola perjalanan gelombang disaluran terbuka (Bambang Triatmojo 2008).

Pada gambar 5 diperlihatkan suatu saluran panjang dengan tiga

jenis kemiringan, subkritis, kritis dan superkritis. Pada kemiringan subkritis

(Gambar a) permukaan air di zona peralihan tampak bergelombang. Aliran

dibagian tengah saluran bersifat seragam namun kedua ujungnya bersifat

berubah. Pada kemiringan kritis (Gambar b) permukaan air dari aliran

kritis ini tidak stabil. Dibagian tengah dapat terjadi gelombang tetapi

kedalaman rata-rata konstan dan alirannya dapat dianggap seragam.

Pada kemiringan subkritis (Gambar c) permukaan air beralih dari keadaan

subkritis menjadi superkritis setelah melalui terjunan hidrolik lambat laun.

E. Gerusan

1. Pengertian Gerusan

Gerusan adalah fenomena alam yang disebabkan oleh aliran air

yang biasanya terjadi pada dasar sungai yang terdiri dari material alluvial

24

namun terkadang dapat juga terjadi pada dasar sungai yang keras.

Pengalaman menunjukkan bahwa gerusan dapat menyebabkan

terkikisnya tanah di sekitar fondasi dari sebuah bangunan pada aliran air.

Gerusan biasanya terjadi sebagai bagian dari perubahan morfologi dari

sungai dan perubahan akibat bangunan buatan manusia (Ariyanto, 2010).

a. Mekanisme Gerusan

Menurut Miller (2003), jika struktur ditempatkan pada suatu arus air,

aliran air di sekitar struktur tersebut akan berubah, dan gradient kecepatan

vertikal (vertical velocity gradient) pada ujung permukaan struktur

tersebut. Gradient tekanan (pressure gradient) ini merupakan hasil dari

aliran bawah yang membentur bed. Pada dasar struktur, aliran bawah ini

membentuk pusaran yang pada akhirnya menyapu sekeliling dan bagian

bawah struktur menyapu dengan memenuhi seluruh aliran. Hal ini

dinamakan pusaran tapal kuda (horseshoe vortex), karena dilihat dari atas

bentuk pusaran ini mirip tapal kuda. Padan permukaan air, interaksi aliran

dan struktur membentuk busur imbak (bow wave) yang di sebut gulungan

permukaan (surface roller). Pada saat terjadi pemisahan aliran pada

struktur bagian dalam mengalami wake vortices.

Menurut Breusers dan Raudkivi (1991), proses gerusan dimulai

pada saat partikel yang terbawa bergerak mengikuti pola aliran dari

bagian hulu kebagian hilir saluran. Pada kecepatan tinggi, partikel yang

terbawa akan semakin banyak dan lubang gerusan akan semakin besar

baik ukuran maupun kedalamannya. Kedalaman gerusan maksimum

25

tercapai pada saat kecepatan aliran mencapai kecepatan kritik.

Gambar 7. Hubungan kedalaman gerusan dengan waktu (Breusers

dan Raudkivi, 1991).

Proses terjadinya gerusan ditandai dengan berpindahnya sedimen

yang menutupi pilar jembatan serta erosi dasar sungai yang terjadi akan

mengikuti pola aliran. Proses terus berlanjut dan lubang gerusan akan

semakin berkembang, semakin lama semakin besar dengan mencapai

kedalaman tertentu (maksimum).

Melville dalam Miller (2003) menjelaskan tahap-tahap gerusan yang

terjadi antara lain sebagai berikut :

a. Peningkatan aliran yang terjadi pada saat perubahan garis aliran di

sekeliling pilar.

b. Pemisahan aliran dan peningkatan pusaran tapal kuda yang lebih

intensif sehingga menyebabkan pembesaran lubang gerusan.

c. Longsor/turunnya material disekitar lubang gerusan pada saat lubang

cukup besar setelah terkena pusaran tapal kuda.

26

Penggerusan lokal terjadi akibat adanya turbulensi air yang

disebabkan terganggunya aliran, baik besar maupun arahnya, sehingga

menyebabkan hanyutnya material-material dasar atau tebing sungai.

Turbulensi disebabkan oleh berubahnya kecepatan terhadap waktu, dan

keduanya. Penggerusan local pada material dasar dapat terjadi secara

langsung oleh kecepatan aliran sedemikian rupa sehingga daya tahan

material terlampaui. Secara teoristik tegangan geser yang terjadi lebih

besar dari tegangan geser kritis dari butiran dasar (Breuser dan

Raudkivi,1991).

F. Kolam olak

Tipe kolam olak yang akan direncana di sebelah hilir bangunan

bergantung pada energi air yang masuk, yang dinyatakan dengan

bilangan Froude, dan pada bahan konstruksi kolam olak (Petereka, 1957).

Berdasarkan bilangan Froude, dapat dibuat pengelompokan-

pengelompokan berikut dalam perencanaan kolam :

1. Untuk Fru

≤ 1,7 tidak diperlukan kolam olak; pada saluran tanah,

bagian hilir harus dilindungi dari bahaya erosi; saluran pasangan batu

atau beton tidak memerlukan lindungan khusus.

2. Bila 1,7 < Fru

≤ 2,5 maka kolam olak diperlukan untuk meredam energi

secara efektif. Pada umumnya kolam olak dengan ambang ujung

mampu bekerja dengan baik. Untuk penurunan muka air ΔZ < 1,5 m

dapat dipakai bangunan terjun tegak.

27

3. Jika 2,5 < Fru ≤ 4,5 maka akan timbul situasi yang paling sulit dalam

memilih kolam olak yang tepat. Loncatan air tidak terbentuk dengan

baik dan menimbulkan gelombang sampai jarak yang jauh di saluran.

Cara mengatasinya adalah mengusahakan agar kolam olak untuk

bilangan Froude ini mampu menimbulkan olakan (turbulensi) yang

tinggi dengan blok halangnya atau menambah intensitas pusaran

dengan pemasangan blok depan kolam. Blok ini harus berukuran

besar (USBR tipe IV). Tetapi pada prakteknya akan lebih baik untuk

tidak merencanakan kolam olak jika 2,5 < Fru

< 4,5. Sebaiknya

geometrinya diubah untuk memperbesar atau memperkecil bilangan

Froude dan memakai kolam dari kategori lain.

4. Kalau Fru

≥ 4,5 ini akan merupakan kolam yang paling ekonomis.

karena kolam ini pendek. Tipe ini, termasuk kolam olak USBR tipe III

yang dilengkapi dengan blok depan dan blok halang. Kolam loncat air

yang sarna dengan tangga di bagian ujungnya akan jauh lebih

panjang dan mungkin harus digunakan dengan pasangan batu.

Dan kolam olak yang kami pakai adalah kolam olak jenis USBR III

Gambar 8. Kolam olakan tipe USBR III (Peterka,1957)

28

G. Review Penelitian Sebelumnya

Dalam rangka memetakan posisi penelitian, beberapa penelitian

yang relevan dijadikan sebagai acuan dalam penelitian kami. Dengan

mempelajari beberapa penelitian yang menjadi bahan perbandingan dan

sekaligus sebagai referensi pada penelitian ini. Adapun penelitian

terdahulu yang relevan dengan penelitian kami, dituangkan dalam matriks

penelitian.

29

1. Matriks penelitian Relevan

Beberapa penelitian yang relevan dan menjadi bahan acuan referensi yang ditulis dalam bentuk tabel matriks

penelitian seperti di bawah ini :

No Nama / Tahun Judul Tujuan Keterkaitan Dengan Penelitian

Perbedaan Dengan Penelitian

1 • Linda wahyuningsi

• Entin hidayah

• Wiwik yunarni (2014)

• Perbandingan energy air pada pelimpah bersaluran peluncur lurus dan pelimpah bersaluran peluncur anak tangga

• Mengetahui bangunan alternative yang dapat menurunkan energy aliran air.

• Menghitung kedalaman aliran

• Menghitung karakteristik aliran

• Mengkaji perbandingan saluran peluncur lurus dan bertangga

2 • Adi daning pangestu

• Sri amini yuni astute (2018)

• Studi gerusan di hilir bendung kolam olak tipe vlughter dengan perlindungan groundsill

• Mengetahui karakteristik aliran di hilir bendung

• Mengetahui pola gerusan di hilir bendung.

• Menghitung karakteristik aliran

• Pola gerusan di hilir bendung

• Menggunakan kolam olak vlughter dengan perlindungan groundsill

3 • M.sholichin

• Suharjono (2017)

• bendung bertangga sebagai alternative pada perencanaan bangunan irigasi.

• Untuk menguji dan mengetahui keunggulan bendung bertangga

• Model penelitian menggunakan bilangan Froude dan dipengaruhi oleh kehilangan energy.

• Perencanaan bangunan irigasi

4 • Sad mei • Menurunkan energy • Mengetahui • Menghitung • Menggunakan

30

nurhaeni (2012) air dari spillway dengan stepped chutes

besarnya persentase pengurangan energydi hilir menggunakan spillway ogee dan stepped chutes

besarnya energy yang dihasilkan dengan menggunakan spillway ogee dengan saluran yang curam.

spillway ogee dengan stepped chutes.

5

• Nofik siswanto (2013)

• Kajian pelimpah bertangga sebagai peredam energy pada kolam olak USBR tipe II

• Untuk mengetahui pelimpah bertangga mana yang paling efesien dalam meredam energy loncatan air pada bangunan pelimpah USBR tipe III

• Bangunan pelimpah sebagai peredam energi

• Menggunakan kolam olak USBR tipe II sebagai peredam energy.

6 • Wisardi

• A.Robiansyah (2018)

• Studi pengaruh perubahan penampang saluran teerhadap kecepatan pada model saluran terbuka

• Untuk mengetahui karakteristik aliran dan perubahan energy spesifik pada bangunan pelimpah

• Menghitung karakteristik aliran serta energy spesifik suatu bangunan pelimpah

31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Lokasi dan waktu penelitian

Penelitian ini dilaksanakan selama 3 (tiga) bulan di Laboratorium

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

Dimana pada bulan pertama yaitu pengurusan administrasi, bulan

kedua persiapan dan kajian literatur, kemudian pada bulan berikutnya

dilanjutkan pembuatan model simulasi, pengambilan data, pengolahan

data dan analisa data.

B. Jenis penelitian dan sumber data

1. Jenis penelitian

Jenis penelitian ini adalah eksperimental dengan model simulasi,

dimana kondisi tersebut dibuat dan diatur sendiri oleh peneliti dengan

mengacu pada literature yang berkaitan ddengan judul penelitian.

2. Sumber data

Penelitian ini menggunakan dua sumber data, yang terdiri dari

data primer dan data sekunder :

a. Data primer yaitu data yang diperoleh langsung dari simulasi model

fisik di laboratorium.

32

b. Data sekunder yaitu data yang didapatkan dari literatur, hasil

penelitian yang telah ada, baik yang telah dilakukan di laboratorium

maupun di tempat lain yang berkaitan dengan penelitian karakteristik

aliran.

C. Alat dan bahan Yang Digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:

a. Alat tulis

b. Kamera

c. Gergaji

d. Cutter

e. Current meter

f. Meteran

g. Alkon

Bahan yang digunakan pada percobaan penelitian ini adalah :

a. Kayu

b. Trikplek

c. Fiber glass

d. Silicon

e. Air tawar

f. Pipa

g. Pasir

33

D. Desain Penelitian

Penelitian didesain dengan model laboratorium. Adapun

pelaksanaannya sebagai berikut :

1. Uji lab menggunakan flume

2. Sirkulasi aliran menggunakan pompa alkon

3. Menggunakan bak penampungan yang dilengkapi dengan bak

penenang aliran

Desain model percobaan

Gambar 9. Sketsa dan denah penelitian

Gambar 10. Saluran peluncur lurus

34

Gambar 11. Saluran peluncur bertangga

Gambar 12. Potongan A-A, C-C, dan D-D

E. Metode Pengambilan Data

Pengambilan data dalam penelitian ini dilakukan pada dua kondisi. kondisi

pertama adalah pada saat running dan kondisi kedua pada saat setelah

running. Pada saat running dilakukan pengukuran kecepatan aliran pada

setiap section pengamatan. Sedangkan kondisi setelah running dilakukan

pengukuran kedalam gerusan dihilir peredam energi.

35

F. Metode Analisis Data

Data dari hasil penelitian kemudian diolah sesuai tujuan san

sasaran penelitian. Data yang diolah adalah data yang relevan yang dapat

mendukung dalam hasil penelitian, antara lain :

1. Perhitungan debit aliran (Q)

Untuk menghitung debit aliran digunakan persamaan (3)

2. Perhitungan kecepatan aliran (V)

Untuk menghitung kecepatan aliran digunakan persamaan (4)

3. Perhitungan angka Froude (Fr)

Untuk menghitung angka Froude digunakan persamaan (6)

4. Perhitungan bilangan reynold (Re)

Untuk menghitung bilangan reynold (Re) digunakan persamaan (1)

G. Variabel Yang Diteliti

Sesuai tujuan penelitian yaitu untuk mengetahui pengaruh

bangunan pelimpah terhadap gerusan pada hilir kolam olak USBR tipe III

yang mengacu pada rancangan yang telah disetujui.

36

H. Prosedur Penelitian

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian adalah

sebagai berikut :

1) Mempersiapkan peralatan di laboratorium termasuk membuat model

bangunan pelimpah saluran peluncur lurus dan bertangga

2) Melakukan running awal untuk mengetahui karakteristik aliran yang

terjadi sampai pada kaki pelimpah.

3) Melakukan running dengan variasi debit (Q) dan waktu (T) dengan

menggunakan saluran peluncur lurus, melakukan pengaliran dengan

menggunakan variasi model (saluran peluncur bertangga).

Variabel

penelitian

Variabel bebas

Bangunan peluncur

Debit Q (cm3/det)

Waktu (T)

Kemiringan (i)

Variabel terikat

Kecepatan aliran, V (M/det)

Tinggi muka air (M)

Karakteristik aliran

Bilangan froude

37

4) Melakukan pengukuran pada saat pengaliran yaitu pengukuran

kecepatan aliran (v) dengan mengguanakan flowchat.

5) Mengukur kedalaman yang terjadi di hilir kolam olak

6) Mencatat data penelitian yang diperlukan dalam perhitungan.

7) Analisis atau validasi data dari hasil pencatatan pengamatan uji

laboratorium yang telah dilakukan.

38

I. Flowchart

Gambar 13. Flowchart penelitian

Kalibrasi debit

Mulai

Studi Literatur

Persiapan alat dan bahan

Membuat model: - Pelimpah lurus - Pelimpah bertangga - Kolam olak USBR tipe III

Peluncur lurus Peluncur bertangga 1:2

Simulasi Percobaan

Peluncur bertangga1:1

Data Hasil: - Kecepatan aliran - Kedalaman Titik gerusan

Analisis data

Pembahasan

Selesai

Hasil akhir

Pengamatan dan pengambilan Data: Running Q1==> ukur v ==> stop running; pengamatan sedimen tergerus Running Q2==> ukur v ==> stop running; pengamatan sedimen tergerus Running Q3==> ukur v ==> stop running; pengamatan sedimen tergerus

Setiap percobaan Menggelar sedimen di hilir peredam energi sebelum running

Running

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

1. Data

a. Kalibrasi debit aliran

Perhitungan debit aliran diperoleh dengan menggunakan

persamaan V- Notch Thomson (pelimpah segitiga) persamaan 4, seperti :

Dik: Hi = 0,10

Dit: Q1 =..................?

Peny: 𝑄1 = (8


𝜃

2𝑥 𝐻1

5

2

Q1 = 1,4174 x 𝐻1

5

2

= 1,4174 x 0,10 5/2

= 1,4174 x 0,0032

= 0,00482 m3/det

Menentukan nilai koefisien debit (Cd)

Nilai koefisien debit(cd) di hitung dengan

Dik: H1 = 0.08

g = 9.81

Q1 = 4 x10-3

Dit: Cd1 =.....?

40

Peny: Cd1 = 𝑄1 𝑥 15

8 𝑥 √2𝑥𝑔𝑥𝑡𝑎𝑛𝜃

2𝑥𝐻1

52

𝐶𝑑1 = 4𝑥10−3𝑥 15

8 𝑥 √2𝑥9.81𝑥𝑡𝑎𝑛90°𝑥 0.10 52

𝐶𝑑1 = 0,067233

8 𝑥 √2𝑥9.81𝑥 1 𝑥 0.10 52

𝐶𝑑1 = 0.60

Menentukan Debit (Q) pengaliran di Saluran :

Dit: (Cd) = 0,60

(g) = 9.81

() = 30⁰

(H) = 0,08

Dit: Q1 =............?

Peny: 𝑄1 = (8


𝜃

2𝑥 𝐻1

5

2

𝑄1 = (8

15) 𝑥 0.60 √2𝑥9.81 𝑥 1 𝑥 0.08

5

2

𝑄1 = 0,0027 m3/det

Adapun hasil kalibrasi debit aliran untuk tinggi muka air pada pintu

thompson dari pengamatan di laboratorium adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Perhitungan debit aliran tinggi muka air pada pintu Thompson.

No Bukaan

Stop crant (⁰)

Tinggi muka aliran (H)

Thompson (m)

Koefisien debit (Cd)

Debit Thompson (Q)

M3/det

1 30˚ 0,0816 0,60 0,0027

2 60˚ 0,0976 0,60 0,0042

3 90˚ 0,1026 0,60 0,0048

Q=1,4174.H5/2

41

Gambar 14. Hubungan antara tinggi muka air dengan debit

Berdasarkan grafik hubungan antara tinggi muka air dengan debit di atas

maka semakin tinggi muka air maka semakin besar pula debitnya.

Gambar 15. Hubungan antara variasi debit dan bukaan aliran

Berdasarkan grafik hubungan antara bukaan aliran dengan debit di atas

maka semakin besar bukaan aliran maka semakin besar pula debitnya

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060

tin

ggi m

uka

air

H

Debit Q (ltr/det)

˚

10˚

20˚

30˚

40˚

50˚

60˚

70˚

80˚

90˚

100˚

0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0060

bu

kaan

alir

an(˚)

Ddebit Q (ltr/det)

42

Tabel pengamatan kedalaman gerusan rata-rata pada bangunan peluncur lurus

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 30˚

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 60˚

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 90˚

Waktu pengaliran Waktu pengaliran Waktu pengaliran

5 10 15 5 10 15 5 10 15

Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm

0 T0 3 3 3 0 T0 3 3 3 0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3 2 T1 3 3 3 2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3 4 T2 3 3 3 4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3 6 T3 3 3 3 6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3 8 T4 3 3 3 8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3 10 T5 3 3 3 10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3 12 T6 3 3 3 12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3 14 T7 3 3 3 14 T7 3 3 3

16 T8 2,9 3 3 16 T8 3 3 3 16 T8 3 3 3

18 T9 2,7 2,8 3 18 T9 3 3 3 18 T9 3 3 3

20 T10 2,5 2,7 2,9 20 T10 3 3 3 20 T10 3 3 3

22 T11 2,1 2,4 2,8 22 T11 3 3 3 22 T11 3 3 3

24 T12 1,4 2,1 2,6 24 T12 2,8 3 3 24 T12 3 3 3

26 T13 0,8 1,4 2,1 26 T13 2,4 2,6 2,9 26 T13 3 3 3

28 T14 0,3 0,9 1,3 28 T14 1,8 2,1 2,6 28 T14 2,5 3 3

30 T15 0 0,4 0,8 30 T15 1,4 1,6 2,1 30 T15 1,6 2,4 2,4

32 T16 0 0 0,2 32 T16 0,8 1,2 1,6 32 T16 0,9 1,5 1,5

34 T17 0 0 0 34 T17 0,4 0,6 1,1 34 T17 0,5 0,7 0,7

36 T18 0 0 0 36 T18 0 0,2 0,6 36 T18 0,2 0,4 0,4

38 T19 0 0 0 38 T19 0 0 0 38 T19 0 0,1 0,1

40 T20 0 0 0 40 T20 0 0 0 40 T20 0 0 0

Rata- rata 1,75 1,89 2,03 Rata- rata 2,17 2,25 2,38 Rata- rata 2,27 2,39 2,39

43

Tabel pengamatan kedalaman gerusan rata-rata pada bangunan peluncur bertangga 1:1

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 30˚

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 60˚

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 90˚


5 10 15 5 10 15 5 10 15


0 T0 3 3 3 0 T0 3 3 3 0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3 2 T1 3 3 3 2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3 4 T2 3 3 3 4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3 6 T3 3 3 3 6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3 8 T4 3 3 3 8 T4 3 3 3

10 T5 2,9 3 3 10 T5 3 3 3 10 T5 3 3 3

12 T6 2,4 2,9 3 12 T6 3 3 3 12 T6 3 3 3

14 T7 1,5 2,4 2,9 14 T7 3 3 3 14 T7 3 3 3

16 T8 1 1,5 2,4 16 T8 2,7 3 3 16 T8 3 3 3

18 T9 0,7 1 1,5 18 T9 2,1 2,7 3 18 T9 3 3 3

20 T10 0,5 0,7 1 20 T10 1,7 2,1 2,7 20 T10 3 3 3

22 T11 0,3 0,5 0,7 22 T11 1,3 1,7 2,1 22 T11 2,8 3 3

24 T12 0,2 0,3 0,5 24 T12 0,8 1,3 1,7 24 T12 2,4 2,9 3

26 T13 0 0,2 0,3 26 T13 0,5 0,8 1,3 26 T13 1,8 2,5 2,8

28 T14 0 0 0,2 28 T14 0,4 0,5 0,8 28 T14 1,3 1,9 2,4

30 T15 0 0 0 30 T15 0,2 0,4 0,5 30 T15 1,1 1,4 1,8

32 T16 0 0 0 32 T16 0 0,2 0,4 32 T16 0,7 1,2 1,3

34 T17 0 0 0 34 T17 0 0 0,2 34 T17 0,3 0,8 1,1

36 T18 0 0 0 36 T18 0 0 0 36 T18 0,1 0,4 0,7

38 T19 0 0 0 38 T19 0 0 0 38 T19 0 0,1 0,2

40 T20 0 0 0 40 T20 0 0 0 40 T20 0 0 0

Rata-rata 1,17 1,31 1,45 Rata-rata 1,60 1,75 1,89 Rata-rata 2,07 2,25 2,35

Tabel pengamatan kedalaman gerusan rata-rata pada bangunan peluncur bertangga 1:2

44

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran30˚

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 60˚

Jarak Titik

gerusan

Bukaan aliran 90˚


5 10 15 5 10 15 5 10 15


0 T0 3 3 3 0 T0 3 3 3 0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3 2 T1 3 3 3 2 T1 3 3 3

4 T2 2,9 3 3 4 T2 3 3 3 4 T2 3 3 3

6 T3 2,6 3 3 6 T3 3 3 3 6 T3 3 3 3

8 T4 2,1 2,9 2,9 8 T4 3 3 3 8 T4 3 3 3

10 T5 1,5 2,6 2,8 10 T5 2,9 3 3 10 T5 3 3 3

12 T6 1 2,1 2,6 12 T6 2,4 2,9 3 12 T6 3 3 3

14 T7 0,8 1,5 2,1 14 T7 2 2,4 2,9 14 T7 3 3 3

16 T8 0,5 1 1,5 16 T8 1,8 2 2,4 16 T8 2,9 3 3

18 T9 0,3 0,8 1 18 T9 1,5 1,8 2 18 T9 2,6 2,9 3

20 T10 0,1 0,5 0,8 20 T10 1,2 1,5 1,8 20 T10 2,3 2,6 2,9

22 T11 0 0,3 0,5 22 T11 1 1,2 1,5 22 T11 2 2,3 2,6

24 T12 0 0,1 0,3 24 T12 0,8 1 1,2 24 T12 1,5 2 2,3

26 T13 0 0 0,1 26 T13 0,4 0,8 1 26 T13 0,8 1,5 2

28 T14 0 0 0 28 T14 0 0,4 0,8 28 T14 0,3 0,8 1,5

30 T15 0 0 0 30 T15 0 0 0,4 30 T15 0 0,3 0,8

32 T16 0 0 0 32 T16 0 0 0 32 T16 0 0 0,3

34 T17 0 0 0 34 T17 0 0 0 34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0 36 T18 0 0 0 36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0 38 T19 0 0 0 38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0 40 T20 0 0 0 40 T20 0 0 0

Rata-rata 0,85 1,13 1,27 Rata-rata 1,38 1,52 1,67 Rata-rata 1,73 1,88 2,02

45

b. Karakteristik aliran

Untuk menghitung Bilangan Froude dan bilangan Reynold

digunakan persamaan dibawah :

Perhitungan bilangan Froude pada bangunan peluncur lurus

Diketahui : v = 0,50 m/s

h = 0,017 m

g = 9,81 m/s2

Ditanya : Fr =.........?

Penyelesaian : 𝐹𝑟 =𝑣

√𝑔 ×ℎ

𝐹𝑟 =0,50

√9,81 ×0,017

𝐹𝑟 = 1,208

Tabel 3. Perhitungan bilangan Froude (Fr) pada saluran peluncur lurus dengan peredam USBR III.

Notasi Debit

waktu (t)

kedalaman kecepatan Bilangan

keterangan menit rata-rata aliran froude

(h) m (v) m/det (Fr)

Q1

5 0,017 0,50 1,208 super kritis

10 0,019 0,50 1,162 super kritis

15 0,020 0,50 1,120 super kritis

Q2

5 0,022 0,60 1,301 super kritis

10 0,023 0,50 1,064 super kritis

15 0,024 0,60 1,243 super kritis

Q3

5 0,023 0,70 1,484 super kritis

10 0,024 0,70 1,448 super kritis

15 0,024 0,80 1,655 super kritis

Rata-rata 1,298 super kritis

46

Perhitungan bilangan Froude pada bangunan peluncur bertangga 1:1


h = 0,01 m

g = 9,81 m/s2

Ditanya : Fr =.........?


√𝑔 ×ℎ

𝐹𝑟 =0,20

√9,81 ×0,01

𝐹𝑟 = 0,591

Tabel 4. Perhitungan bilangan Froude (Fr) pada saluran peluncur

bertangga 1:1 dengan peredam USBR III.

Notasi Debit

waktu (t)

kedalaman kecepatan Bilangan

keterangan menit rata-rata aliran froude


Q1

5 0,01 0,20 0,591 sub kritis

10 0,01 0,20 0,558 sub kritis

15 0,01 0,10 0,265 sub kritis

Q2

5 0,02 0,30 0,756 sub kritis

10 0,02 0,20 0,483 sub kritis

15 0,02 0,20 0,465 sub kritis

Q3

5 0,02 0,40 0,888 sub kritis

10 0,02 0,40 0,852 sub kritis

15 0,02 0,40 0,834 sub kritis

Rata-rata 0,633 sub kritis

47

Perhitungan bilangan Froude pada bangunan peluncur bertangga 1:2


h = 0,008 m

g = 9,81 m/s2

Ditanya : Fr =.........?


√𝑔 ×ℎ

𝐹𝑟 =0,001

√9,81 ×0,008

𝐹𝑟 = 0,035

Tabel 5. Perhitungan bilangan Froude (Fr) pada saluran peluncur


Notasi Waktu

(t) Kedalaman Kecepatan Bilangan

Keterangan Debit Menit Rata-rata Aliran Froude


Q1

5 0,008 0,01 0,035 Sub kritis

10 0,011 0,01 0,030 Sub kritis

15 0,013 0,02 0,057 Sub kritis

Q2

5 0,014 0,03 0,082 Sub kritis

10 0,015 0,02 0,052 Sub kritis

15 0,017 0,03 0,074 Sub kritis

Q3

5 0,017 0,03 0,073 Sub kritis

10 0,019 0,03 0,070 Sub kritis

15 0,020 0,04 0,090 Sub kritis

Rata-rata 0,062 Sub kritis

48

Perhitungan bilangan Reynold pada bangunan peluncur lurus

Diketahui : V = 0,5 m/s

L = 0,39 m

v = 0,000000852

Ditanya : Re =.........?

Penyelesaian : 𝑅𝑒 =𝑉 ∙𝐿

𝑣

𝑅𝑒 =0,5 ∙0,39

0,000000852

𝑅𝑒 = 228873 (turbulen)

Tabel 6. Perhitungan bilangan Reynold (Re) pada saluran peluncur lurus

dengan peredam USBR III.

Debit

Waktu (t)

Lebar Dasar

Kecepatan aliran

Suhu Viskositas Bilangan reynold

Keterangan

Menit (b) m (v) m/det (°C) M2/det

0,0027

5 0,39 0,5 27,4 0,000000852 228873 Turbulen

10 0,39 0,5 27,4 0,000000852 228873 Turbulen

15 0,39 0,5 27,3 0,000000854 228337 Turbulen

0,0042

5 0,39 0,6 27,4 0,000000852 274648 Turbulen

10 0,39 0,5 27,5 0,000000850 229412 Turbulen

15 0,39 0,6 27,4 0,000000852 274648 Turbulen

0,0048

5 0,39 0,7 27,3 0,000000854 319672 Turbulen

10 0,39 0,7 27,4 0,000000852 320423 Turbulen

15 0,39 0,8 27,4 0,000000852 366197 Turbulen

Rata-rata 274565 Turbulen

49

Perhitungan bilangan Reynold pada bangunan peluncur bertangga 1:1


L = 0,39 m

v = 0,000000852

Ditanya : Re =.........?


𝑣

𝑅𝑒 =0,20 ∙0,39

0,000000852

𝑅𝑒 = 91549 (turbulen) Tabel 7. Perhitungan bilangan Reynolds (Re) pada saluran peluncur


Debit

Waktu (t)

Lebar Dasar

Kecepatan Suhu Viskositas Bilangan reynold

Keterangan


0,0027

5 0,39 0,20 27,4 0,000000852 91549 Turbulen

10 0,39 0,20 27,4 0,000000852 91549 Turbulen

15 0,39 0,10 27,3 0,000000854 45667 Turbulen

0,0042

5 0,39 0,30 27,4 0,000000852 137324 Turbulen

10 0,39 0,20 27,5 0,000000085 917647 Turbulen

15 0,39 0,20 27,4 0,000000852 91549 Turbulen

0,0048

5 0,39 0,40 27,3 0,000000854 182670 Turbulen

10 0,39 0,40 27,4 0,000000852 183099 Turbulen

15 0,39 0,40 27,4 0,000000852 183099 Turbulen

Rata-rata 213795 Turbulen

50

Perhitungan bilangan Reynold pada bangunan peluncur bertangga 1:2


L = 0,39 m

v = 0,000000852

Ditanya : Re =.........?


𝑣

𝑅𝑒 =0,01 ∙0,39

0,000000852

𝑅𝑒 = 4577,46 (transisi) Tabel 8. Perhitungan bilangan Reynolds (Re) pada saluran peluncur


Debit

Waktu (t)

Lebar Dasar

Kecepatan Suhu Viskositas Bilangan reynold

Keterangan


0,0027

5 0,39 0,01 27,4 0,000000852 4577,46 Transisi

10 0,39 0,01 27,4 0,000000852 4577,46 Transisi

15 0,39 0,02 27,3 0,000000854 9133,48 Transisi

0,0042

5 0,39 0,02 27,4 0,000000852 9154,92 Transisi

10 0,39 0,02 27,5 0,000000852 9154,92 Transisi

15 0,39 0,02 27,4 0,000000852 9154,92 Transisi

0,0048

5 0,39 0,02 27,3 0,000000854 9133,48 Transisi

10 0,39 0,02 27,4 0,000000852 9154,92 Transisi

15 0,39 0,02 27,4 0,000000852 10070,42 Transisi

Rata-rata 8235 Transisi

51

B. Data hasil

1) Variasi perbandingan bangunan peluncur

a. Bangunan peluncur lurus

Berdasarkan tabel hasil penelitian yang diidapatkan maka dapat

dibuat tabel hubungan bukaan aliran dengan kedalaman gerusan dalam

waktu yang telah ditentukan yang diperlihatkan pada tabel berikut ini.

Pada gambar 16. Menunjukkan pengaruh hubungan kedalaman

gerusan dengan jarak zona tergerus pada variasi peluncur dengan bukaan

aliran 30⁰. Pada gambar tersebut memperlihatkan bahwa durasi

pengaliran sangat berpengaruh terhadap gerusan. Dari tiga durasi waktu,

gerusan terendah terjadi pada durasi 5 menit dan gerusan tertinggi terjadi

pada durasi 15 menit.

Pada gambar 16. Menunjukkan semakin lama air mengalir, maka

semakin besar terjadinya gerusan pada dasar saluran.

Tabel 9. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 30⁰ pada variasi bangunan peluncur lurus

Jarak (cm) Titik gerusan

Bukaan aliran 30˚

Waktu pengaliran (menit)

5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 2,9 3 3

18 T9 2,7 2,8 3

20 T10 2,5 2,7 2,9

52

Tabel 9. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 30⁰ pada variasi bangunan peluncur lurus (lanjutan)

Jarak (cm)

Titik gerusan

Bukaan aliran 30˚


5 10 15

22 T11 2,1 2,4 2,8

24 T12 1,4 2,1 2,6

26 T13 0,8 1,4 2,1

28 T14 0,3 0,9 1,3

30 T15 0 0,4 0,8

32 T16 0 0 0,2

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

Gambar 16. Grafik hubungan bukaan aliran 30⁰ vs kedalaman

gerusan (cm)

Pada gambar 17. Menunjukkan pengaruh hubungan kedalaman

gerusan dengan jarak zona tergerus pada variasi peluncur dengan bukaan

aliran 60˚. Pada bangunan peluncur lurus untuk durasi waktu 5 menit

kedalaman gerusan 2,17 cm, durasi waktu 10 menit kedalaman gerusan

2,25 cm, waktu 15 menit kedalaman gerusan 2,38 cm.



0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

jarak (cm)

5 menit

10 menit

15 menit

53

Tabel 10. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 60⁰ pada variasi bangunan peluncur lurus.


Bukaan aliran 60˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 3 3 3

18 T9 3 3 3

20 T10 3 3 3

22 T11 3 3 3

24 T12 2,8 3 3

26 T13 2,4 2,6 2,9

28 T14 1,8 2,1 2,6

30 T15 1,4 1,6 2,1

32 T16 0,8 1,2 1,6

34 T17 0,4 0,6 1,1

36 T18 0 0,2 0,6

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0


gerusan (cm)

Pada gambar 18. Pengaruh hubungan bukaan aliran 90⁰ terhadap

kedalaman gerusan peluncur lurus formasi waktu di variasikan. pada

bangunan peluncur lurus untuk formasi waktu 5 menit kedalaman gerusan

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

jarak (cm)

5 menit

10 menit

15 menit

54

2,27 cm, waktu 10 menit kedalaman gerusan 2,39 cm, waktu 15 menit

kedalaman gerusan 2,39 cm.



Tabel 11. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 90⁰ pada variasi bangunan peluncur lurus


Bukaan aliran 90˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 3 3 3

18 T9 3 3 3

20 T10 3 3 3

22 T11 3 3 3

24 T12 3 3 3

26 T13 3 3 3

32 T16 0,9 1,5 1,5

34 T17 0,5 0,7 0,7

36 T18 0,2 0,4 0,4

38 T19 0 0,1 0,1

40 T20 0 0 0


gerusan (cm)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

jarak (cm)

5 menit

10 menit

15 menit

55

b. Bangunan peluncur bertangga 1:1

Berdasarkan tabel hasil penelitian yang diidapatkan maka dapat dibuat

tabel hubungan bukaan aliran dengan kedalaman gerusan dalam waktu

yang telah ditentukan yang diperlihatkan pada tabel berikut ini.


kedalaman gerusan peluncur lurus formasi waktu di variasikan. pada


1,17 cm/, waktu 10 menit kedalaman gerusan 1,31 cm, waktu 15 menit




Tabel 12. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 30⁰ pada variasi bangunan peluncur bertangga 1:1


Bukaan aliran 30˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 2,9 3 3

12 T6 2,4 2,9 3

14 T7 1,5 2,4 2,9

16 T8 1 1,5 2,4

18 T9 0,7 1 1,5

20 T10 0,5 0,7 1

22 T11 0,3 0,5 0,7

24 T12 0,2 0,3 0,5

26 T13 0 0,2 0,3

28 T14 0 0 0,2

30 T15 0 0 0

32 T16 0 0 0

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

56


gerusan (cm)

Pada gambar 20. Pengaruh bukaan aliran 60⁰ terhadap kedalaman

gerusan peluncur lurus formasi waktu di variasikan. Pada bangunan

peluncur lurus untuk formasi waktu 5 menit kedalaman gerusan 1,60 cm,

waktu 10 menit kedalaman gerusan 1,75 cm, waktu 15 menit kedalaman

gerusan 1,89 cm.



Tabel 13. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 60⁰ pada variasi

bangunan peluncur bertangga 1:1


Bukaan aliran 60˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 2,7 3 3

18 T9 2,1 2,7 3

20 T10 1,7 2,1 2,7

22 T11 1,3 1,7 2,1

24 T12 0,8 1,3 1,7

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

Jarak (cm)

5 menit

10 menit

15menit

57

Tabel 13. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 60⁰ pada variasi bangunan peluncur bertangga 1:1 (lanjutan).


Bukaan aliran 60˚


5 10 15

26 T13 0,5 0,8 1,3

28 T14 0,4 0,5 0,8

30 T15 0,2 0,4 0,5

32 T16 0 0,2 0,4

34 T17 0 0 0,2

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0


gerusan (cm)


kedalaman gerusan peluncur lurus formasi waktu di variasikan. Pada






0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

Jarak (cm)

5 menit

10 menit

15menit

58



Bukaan aliran 90˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 3 3 3

18 T9 3 3 3

20 T10 3 3 3

22 T11 2,8 3 3

24 T12 2,4 2,9 3

26 T13 1,8 2,5 2,8

28 T14 1,3 1,9 2,4

30 T15 1,1 1,4 1,8

32 T16 0,7 1,2 1,3

34 T17 0,3 0,8 1,1

36 T18 0,1 0,4 0,7

38 T19 0 0,1 0,2

40 T20 0 0 0


gerusan (cm).

c. Bangunan peluncur bertangga 1:2

Berdasarkan tabel hasil penelitian yang diidapatkan maka dapat

dibuat tabel hubungan bukaan aliran dengan kedalaman gerusan dalam

waktu yang telah ditentukan yang diperlihatkan pada tabel berikut.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

Jarak (cm)

5 menit

10 menit

15menit

59










Bukaan aliran 30˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 2,9 3 3

6 T3 2,6 3 3

8 T4 2,1 2,9 2,9

10 T5 1,5 2,6 2,8

12 T6 1 2,1 2,6

14 T7 0,8 1,5 2,1

16 T8 0,5 1 1,5

18 T9 0,3 0,8 1

20 T10 0,1 0,5 0,8

22 T11 0 0,3 0,5

24 T12 0 0,1 0,3

26 T13 0 0 0,1

28 T14 0 0 0

30 T15 0 0 0

32 T16 0 0 0

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

60


gerusan (cm)

Pada gambar 23. Pengaruh hubungan putaran stop crant 60⁰

terhadap kedalaman gerusan peluncur lurus formasi waktu di variasikan.

Pada bangunan peluncur lurus untuk formasi waktu 5 menit kedalaman

gerusan 1,38 cm, waktu 10 menit kedalaman gerusan 1,52 cm, waktu 15

menit kedalaman gerusan 1,67 cm.





Bukaan aliran 60˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 2,9 3 3

12 T6 2,4 2,9 3

14 T7 2 2,4 2,9

16 T8 1,8 2 2,4

18 T9 1,5 1,8 2

20 T10 1,2 1,5 1,8

22 T11 1 1,2 1,5

24 T12 0,8 1 1,2

26 T13 0,4 0,8 1

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

jarak (cm)

5 menit

10 menit

15 menit

61

Tabel 16. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 60⁰ pada variasi bangunan peluncur bertangga 1:2 (lanjutan)


Bukaan aliran 60˚


5 10 15

28 T14 0 0,4 0,8

30 T15 0 0 0,4

32 T16 0 0 0

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0


gerusan (cm).








0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

jarak (cm)

5 menit

10 menit

15 menit

62

Tabel 17. Kedalaman gerusan pada bukaan aliran 90⁰ pada variasi

bangunan peluncur bertangga 1:2

Jarak (cm)

Titik gerusan

Bukaan aliran 90˚


5 10 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 2,9 3 3

18 T9 2,6 2,9 3

20 T10 2,3 2,6 2,9

22 T11 2 2,3 2,6

24 T12 1,5 2 2,3

26 T13 0,8 1,5 2

28 T14 0,3 0,8 1,5

30 T15 0 0,3 0,8

32 T16 0 0 0,3

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0


gerusan (cm)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

ked

alam

an g

eru

san

(cm

)

jarak (cm)

5 menit

10 menit

15 menit

63

2) Variasi waktu

Berdasarkan tabel hasil penelitian yang didapatkan maka dapat

dibuat tabel hubungan waktu dengan kedalaman gerusan dalam waktu

yang telah ditentukan pada tiap variasi peluncur yang diperlihatkan pada

tabel berikut ini.

a. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 5

menit


kedalaman gerusan dalam waktu 5 menit formasi peluncur yang

divariasikan. Pada bangunan peluncur lurus untuk formasi waktu 5 menit

kedalaman gerusan 1,75 cm, peluncur bertangga 1:1 untuk formasi waktu

5 menit kedalaman gerusan 1,17 cm, peluncur bertangga 1:2 untuk

formasi waktu 5 menit kedalaman gerusan 0,85 cm.

Pada gambar 25. Menunjukkan perbandingan kedalaman gerusan

pada tiap model peluncur. menggunakan peluncur bertangga 1:2 lebih

mengurangi kedalaman gerusan yang terjadi di dasar saluran yaitu 0,85

cm.

Tabel 18. kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan aliran 30⁰ dalam waktu 5 menit.


Bukaan aliran 30˚

lurus bertangga 3 cm bertangga 6 cm

5 5 5

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 2,9

6 T3 3 3 2,6

8 T4 3 3 2,1

10 T5 3 2,9 1,5

12 T6 3 2,4 1

64

Tabel 18. kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan aliran 30⁰ dalam waktu 5 menit (lanjutan).


Bukaan aliran 30˚

lurus bertangga 3 cm bertangga 6 cm

5 5 5

14 T7 3 1,5 0,8

16 T8 2,9 1 0,5

18 T9 2,7 0,7 0,3

20 T10 2,5 0,5 0,1

22 T11 2,1 0,3 0

24 T12 1,4 0,2 0

26 T13 0,8 0 0

28 T14 0,3 0 0

30 T15 0 0 0

32 T16 0 0 0

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

Gambar 25. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus

dalam waktu 5 menit pada bukaaan aliran 30⁰.



divariasikan. pada bangunan peluncur lurus untuk formasi waktu 5 menit


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

65




pada tiap model peluncur. Menggunakan peluncur bertangga 1:2 lebih

mengurangikedalaman gerusan yang terjadi di dasar saluran yaitu 1,38

cm.

Tabel 19. Kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan aliran 60⁰ dalam waktu 5 menit.


Bukaan aliran 60˚

lurus Bertangga 3 cm Bertangga 6 cm

5 5 5

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 2,9

12 T6 3 3 2,4

14 T7 3 3 2

16 T8 3 2,7 1,8

18 T9 3 2,1 1,5

20 T10 3 1,7 1,2

22 T11 3 1,3 1

24 T12 2,8 0,8 0,8

26 T13 2,4 0,5 0,4

28 T14 1,8 0,4 0

30 T15 1,4 0,2 0

32 T16 0,8 0 0

34 T17 0,4 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

66


dalam waktu 5 menitpada bukaaan aliran 60⁰. Pada gambar 27. Pengaruh hubungan bukaan aliran 90⁰ terhadap







pada tiap model peluncur. menggunakan peluncur bertangga 1:2 lebih


cm.



Bukaan aliran 90˚

Lurus Bertangga 3 cm Bertangga 6 cm

5 5 5

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

˚

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

67

Tabel 20. Kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan aliran 90⁰ dalam waktu 5 menit (lanjutan).


Bukaan aliran 90˚


5 5 5

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 3 3 2,9

18 T9 3 3 2,6

20 T10 3 3 2,3

22 T11 3 2,8 2

24 T12 3 2,4 1,5

26 T13 3 1,8 0,8

28 T14 2,5 1,3 0,3

30 T15 1,6 1,1 0

32 T16 0,9 0,7 0

34 T17 0,5 0,3 0

36 T18 0,2 0,1 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0


dalam waktu 5 menitpada bukaaan aliran 90⁰.

b. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 10

menit



0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncurlurus

bertangga1:1

bertangga1:2

68







mengurangi kedalaman gerusan yang terjadi di hilir peredam 1,13 cm.


Jarak (cm)

Titik gerusan

Bukaan aliran 30˚


10 10 10

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 2,9

10 T5 3 3 2,6

12 T6 3 2,9 2,1

14 T7 3 2,4 1,5

16 T8 3 1,5 1

18 T9 2,8 1 0,8

20 T10 2,7 0,7 0,5

22 T11 2,4 0,5 0,3

24 T12 2,1 0,3 0,1

26 T13 1,4 0,2 0

28 T14 0,9 0 0

30 T15 0,4 0 0

32 T16 0 0 0

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

69












cm.

Tabel 22. Kedalaman gerusan yang terjadi pada bukaan aliran 60⁰

dalam waktu 10 menit.


Bukaan aliran 60˚


10 10 10

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

70



Bukaan aliran 60˚


10 10 10

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 2,9

14 T7 3 3 2,4

16 T8 3 3 2

18 T9 3 2,7 1,8

20 T10 3 2,1 1,5

22 T11 3 1,7 1,2

24 T12 3 1,3 1

26 T13 2,6 0,8 0,8

28 T14 2,1 0,5 0,4

30 T15 1,6 0,4 0

32 T16 1,2 0,2 0

34 T17 0,6 0 0

36 T18 0,2 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0






0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

71





pada tiap model peluncur. Menggunakan peluncur bertangga 1:2 lebih me

gurangi kedalaman gerusan yang terjadi di dasar saluran yaitu 1,88 cm



Bukaan aliran 90˚


10 10 10

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 3 3 3

18 T9 3 3 2,9

20 T10 3 3 2,6

22 T11 3 3 2,3

24 T12 2,9 3 2

26 T13 2,5 3 1,5

28 T14 1,9 3 0,8

30 T15 1,4 2,4 0,3

32 T16 1,2 1,5 0

34 T17 0,8 0,7 0

36 T18 0,4 0,4 0

38 T19 0,1 0,1 0

40 T20 0 0 0

72



c. Hubungan kedalaman gerusan dengan jarak tergerus dalam waktu 15

menit










cm.



Bukaan aliran 30˚


15 15 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

73



Bukaan aliran 30˚


15 15 15

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 2,9

10 T5 3 3 2,8

12 T6 3 3 2,6

14 T7 3 2,9 2,1

16 T8 3 2,4 1,5

18 T9 3 1,5 1

20 T10 2,9 1 0,8

22 T11 2,8 0,7 0,5

24 T12 2,6 0,5 0,3

26 T13 2,1 0,3 0,1

28 T14 1,3 0,2 0

30 T15 0,8 0 0

32 T16 0,2 0 0

34 T17 0 0 0

36 T18 0 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0






0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

74




Pada gambar 32. Di atas menunjukkan perbandingan kedalaman

gerusan pada tiap model peluncur. Menggunakan peluncur bertangga 1:2

lebih mengurangi kedalaman gerusan yang terjadi di dasar saluran yaitu

1,67 cm.



Bukaan aliran 60˚


15 15 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 2,9

16 T8 3 3 2,4

18 T9 3 3 2

20 T10 3 2,7 1,8

22 T11 3 2,1 1,5

24 T12 3 1,7 1,2

26 T13 2,9 1,3 1

28 T14 2,6 0,8 0,8

30 T15 2,1 0,5 0,4

32 T16 1,6 0,4 0

34 T17 1,1 0,2 0

36 T18 0,6 0 0

38 T19 0 0 0

40 T20 0 0 0

75









Pada gambar 33. Di atas menunjukkan perbandingan kedalaman

gerusan pada tiap model peluncur. Menggunakan peluncur bertangga 1:2

lebih mengurangi kedalaman gerusan yang terjadi di dasar saluran yaitu

2,35 cm.



Bukaan aliran 90˚


15 15 15

0 T0 3 3 3

2 T1 3 3 3

4 T2 3 3 3

6 T3 3 3 3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

76



Bukaan aliran 90˚


15 15 15

8 T4 3 3 3

10 T5 3 3 3

12 T6 3 3 3

14 T7 3 3 3

16 T8 3 3 3

18 T9 3 3 3

20 T10 3 3 3

22 T11 3 3 3

24 T12 3 3 3

26 T13 3 2,8 2,8

28 T14 3 2,4 2,4

30 T15 2,8 1,8 1,8

32 T16 2,2 1,3 1,3

34 T17 1,2 1,1 1,1

36 T18 0,7 0,7 0,7

38 T19 0,2 0,2 0,2

40 T20 0 0 0



0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10 20 30 40 50

Ds

(cm

)

jarak (cm)

peluncur lurus

bertangga 1:1

bertangga 1:2

77

Tabel 27. Rekapitulasi perhitungan persentase kedalaman gerusan dengan variasi bangunan peluncur lurus, bertangga 1:1, bertangga 1:2 di bukaan aliran 30⁰, 60⁰, 90⁰.

No

Bukaan stop crant

Debit Q waktu kedalaman gerusan rata-rata pada

variasi peluncur

Selisi kedalaman gerusan dengan

pengaliran tanpa anak tangga (cm)

Persentase penanggulangan

gerusan yang terjadi (%)

(⁰) (m3/det) (menit) peluncur

lurus

Peluncur bertangga

1:1

Peluncur bertangga

1:2

Peluncur bertangga

1:1

Peluncur bertangga

1:2

peluncur bertangga

1:1

peluncur bertangga

1:2

1

30⁰ 0,0024

5 1,75 1,17 0,85 0,58 0,90 33,24 51,50

2 10 1,89 1,31 1,13 0,58 0,76 30,73 40,05

3 15 2,03 1,45 1,27 0,58 0,77 28,57 37,70

4

60⁰ 0,0038

5 2,17 1,60 1,38 0,57 0,79 26,10 36,40

5 10 2,25 1,75 1,52 0,50 0,73 22,41 32,35

6 15 2,38 1,89 1,67 0,49 0,71 20,44 29,86

7

90⁰ 0,0043

5 2,27 2,07 1,73 0,20 0,54 8,81 23,69

8 10 2,39 2,25 1,88 0,14 0,51 5,79 21,36

9 15 2,39 2,35 2,02 0,04 0,37 1,60 15,37

Rata-rata (%) 19,74 32,03

78

Berdasarkan tabel 21. Didapatkan, bahwa persentase diantara variasi

bangunan peluncur dan bukaan aliran yang berbeda diperoleh hasil

penanggulangang gerusan paling besar dan paling baik dengan saluran

peluncur bertangga 1:2 dengan nilai persentase kedalaman gerusan

32,03%.

Pada tabel 19. Memperlihat bahwa semakin besar skala anak tangga,

maka semakin besar persentase penanggulangan kedalaman gerusan

yang terjadi pada dasar saluran.

C. Pembahasan

1. Pengaruh bangunan peluncur terhadap karakteristik aliran

Berdasarkan hasil analisis dapat diketahui bahwa pembahasan

tentang perbandingan pengaruh bangunan peluncur lurus dengan

bangunan peluncur bertangga terhadap karakteristik aliran di hilir peredam

menunjukkan perbandingan yang signifikan.

Dari tiga perlakuan yang diberikan, masing-masing dilakukan uji

kinerja dengan tiga variasi bangunan. Uji kinerja pertama peluncur lurus,

uji kinerja kedua adalah peluncur bertangga 1:1, uji kinerja yang ketiga

adalah peluncur bertangga 1:2.

Dari ketiga perlakuan tersebut memperlihatkan hasil bahwa

bangunan peluncur lurus memiliki karakteris aliran super kritis dengan

angka Froude rata – rata yaitu 1,298, untuk alirannya turbulen dengan

angka Reynold rata-rata yaitu 274565. Untuk bangunan peluncur

79

bertangga dengan perbandingan 1 : 1 memiliki aliran sub kritis dengan

angka Froude rata – rata yaitu 0,633 dan alirannya turbulen dengan angka

Reynold rata - rata yaitu 213795. Dan untuk bangunan peluncur bertangga

1 : 2 memiliki karakteristik aliran sub kritis dengan angka Froude rata - rata

yaitu 0,062 dan alirannya transisi dengan angka Reynold rata – rata yaitu

8235.

2. Pengaruh bangunan peluncur terhadap kedalaman gerusan

Berdasarkan hasil analisi dapat diketahui bahwa pembahasan

tentang Pengaruh bangunan peluncur lurus dengan bertangga 1 : 1 dan

bertangga 1 : 2 memiliki kedalaman gerusan yang berbeda – beda.

Dari tiga perlakuan yang diberikan, masing-masing dilakukan uji

kinerja dengan tiga variasi putaran stop crant dan dan tiga variasi waktu

pengaliran. Untuk variasi debit dengan lama pengaliran yaitu 5, 10, dan

15 menit.

Dari ketiga perlakuan tersebut memperlihatkan hasil bahwa

kedalaman gerusan maksimum terjadi pada bangunan peluncur lurus dan

kedalaman gerusan minimum terjadi pada bangunan peluncur bertangga

1 : 2. Hasil analisis dari kedalaman gerusan untuk bangunan peluncur

lurus dengan debit 0,0048 kedalaman gerusan rata – ratanya yaitu

0,0235 m. Untuk 0,0042 kedalaman gerusan rata-rata nya 0,0226 m, dan

untuk debit 0,0027 kedaman gerusan rata – ratanya yaitu 0,0189 m.

Pada bangunan peluncur bertangga 1 : 1 dengan debit 0,0048 kedalaman

80

gerusan rata – rata nya yaitu 0,0222 m. Debit 0,0042 kedalaman gerusan

rata – ratanya yaitu 0,019 m, dan untuk debit 0,0027 kedalaman gerusan

rata – rata nya yaitu 0,0131 m. Pada bangunan peluncur bertangga 1 : 2

dengan debit 0,0042 kedalaman gerusan rata – ratanya yaitu 0,0152 m,

dan untuk debit 0,0027 kedalaman gerusan rata – rata nya yaitu 0,0108

m.

81

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan tujuan penelitian dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut :

1. Pada bangunan peluncur lurus karakteristik yang terjadi aliran super

kritis dan alirannya transisi, sedangkan pada bangunan peluncur

bertangga dengan perbandingan 1 : 1 dan 1:2 karakteristik yang

terjadi aliran sub kritis dan alirannya turbulen.

2. Pada bangunan peluncur lurus menunjukkan angka kedalaman

gerusan lebih besar dibanding dengan bangunan peluncur bertangga

1:1 dan 1 : 2. Kedalaman gerusan maksimum pada bangunan

peluncur lurus terjadi pada debit 0,0048 dengan durasi waktu

pengaliran 15 menit. Dan kedalaman gerusan maksimum pada

bangunan peluncur bertangga 1:1 dan 1:2 terjadi pada debit 0,0048

dengan durasi waktu pengaliran 15 menit.

82

B. Saran

Dari pengamatan dari penelitian ini penulis memberikan

sarasaran untuk penelitian lebih lanjut, yaitu:

1. Diperlukan modifikasi alat untuk mempermudah pembuatan model

Saluran.

2. Pada penelitian selanjutnya perlu dilakukan penelitian menggunakan

pompa air air yang memiliki kapasitas debit yang besar, agar terdapat

variasi debit yang lebih banyak.

83

DAFTAR PUSTAKA

A.Robiansyah & Wisardi . (2018). Skripsi. Studi Pengaruh Perubahan

Penampang Saluran Terhadap Kecepatan Pada Model Saluran

Terbuka, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar.

Bambang Triatmodjo. (2011). Hidrolika II, Beta Offset, Yogyakarta.

Cahya Yuni.S.D. (2012). Skripsi. kajian perunahan pola gerusan pada

tikungan sungai akibat penambahan debit., fakultas teknik jurusan

sipil universitas hasanuddin, makassar.

Canonica, L. (2013). Memahami Hidrolika Edisi Revisi., Bandung : CV

Angkasa.

Chanson. (1993). stepped spillway flows and air entertaiment., journal of

civil engineering. 20 (3);422-435.

chanson. (1994). Drag reduction in skimming flow on stepped spillways by

aeration., journal of hydraulic research, vol. 32, no.1.

Erman Mawardi . (2006). Design Hidraulik Bendung Tetap Untuk Irigasi

Teknik, Bandung: Alfabeta.

Linda Wahyuningsih, E. H. (2014). Perbandingan Energi Air Pada

Pelimpah Bersaluran Peluncur Lurus Dan Pelimpah Bersaluran

Peluncur Anak Tangga, Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Jember .

M, Sunniati S & Malkab. (2014). skripsi. Pengaruh Kecepatan Aliran

Terhadap Gerusan Dasar Saluran Pada Hilir pintu Sorong (uji

model laboratorium), Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

Neil, C. R. (1973). Guide To Bridge Hydraulics. Project Committee on

Bridge Hydraulics-Roads and Transportation Assocation of Canada,

Canada.

Nur Fitriana. ( 2014). Analisis Gerusan di Hilir Bendung Tipe Vlughter (uji

model laboratorium).

84

peterka. (1984). hydraulic design of stilling basin and energy dissipators.,

united states departement of the interior bureu of reclamation.

Rajaratnam. (1990). Skimming flow in stepped spillways. Journal of

Hydraulic Engineering, 116(4), 587-591. https://doi.org/10.1061/

(ASCE)07339429 .

Raudkivi,A.J. dan Ettema,R. (1983). Clear -Water Scour At Cylindrical

Piers., journal of hydraulic engineering, vol 109, No 3, Am. Soc. Civ.

Engrs.,pp.338-350.

Sad Mei Nuraini. (2012). Anonim. Menurunkan Energi Air Dari Spillway

Dengan Stepped Chutes, Jurusan Tenik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Ven Te chow . (1991). aliran melalui saluran terbuka , erlangga,jakarta.

Yudah, G, S. (2012). skripsi. analisa kapasitas dalam mengendalikan

banjir dengan integrasi antar metode rasional dengan program

WIN-TR (studi kasus), fakultas teknik jurusan sipil universitas

bengkulu, bengkulu.

LAMPIRAN

85

Tabel pengambilan data peluncur lurus

Kecepatan Tinggi Muka Air Kedalaman gerusan peluncur lurus

Bukaan aliran

Waktu (v) H0 H1 H3 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T20

(˚) Menit cm/det cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm Cm cm cm cm cm cm cm cm

30˚

5 0,50 8,2 1,5 2,2 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,7 2,5 2,1 1,4 0,8 0,3 0 0 0 0 0 0

10 0,50 8,2 1,5 2,2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,8 2,7 2,4 2,1 1,4 0,9 0,4 0 0 0 0 0

15 0,50 8,2 1,6 2,3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,8 2,6 2,1 1,3 0,8 0,2 0 0 0 0

60˚

5 0,60 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,8 2,4 1,8 1,4 0,8 0,4 0 0 0

10 0,50 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,6 2,1 1,6 1,2 0,6 0,2 0 0

15 0,60 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,6 2,1 1,6 1,1 0,6 0 0

90˚

5 0,70 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,5 1,6 0,9 0,5 0,2 0 0

10 0,70 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,4 1,5 0,7 0,4 0,1 0

15 0,80 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,8 2,2 1,2 0,7 0,2 0

86

Tabel pengambilan data peluncur bertangga 1:1

Waktu Kecepatan Tinggi Muka Air Kedalaman gerusan peluncur bertangga 1:1

Bukaan aliran

Menit (v) H0 H1 H3 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T20

(˚) cm/det cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm Cm Cm cm cm cm cm cm cm

30˚

5 0,20 8,2 1,5 2,2 3 3 3 3 3 2,9 2,4 1,5 1 0,7 0,5 0,3 0,2 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,20 8,2 1,5 2,2 3 3 3 3 3 3 2,9 2,4 1,5 1 0,7 0,5 0,3 0,2 0 0 0 0 0 0 0

15 0,10 8,2 1,6 2,3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,4 1,5 1 0,7 0,5 0,3 0,2 0 0 0 0 0 0

60˚

5 0,30 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 3 2,7 2,1 1,7 1,3 0,8 0,5 0,4 0,2 0 0 0 0 0

10 0,20 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,7 2,1 1,7 1,3 0,8 0,5 0,4 0,2 0 0 0 0

15 0,20 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,7 2,1 1,7 1,3 0,8 0,5 0,4 0,2 0 0 0

90˚

5 0,40 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,8 2,4 1,8 1,3 1,1 0,7 0,3 0,1 0 0

10 0,40 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,5 1,9 1,4 1,2 0,8 0,4 0,1 0

15 0,40 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,8 2,4 1,8 1,3 1,1 0,7 0,2 0

87

Tabel pengambilan data peluncur bertangga 1:2

Waktu Kecepatan Tinggi Muka Air Kedalaman gerusan peluncur bertangga 1:2

Bukaan aliran

Menit (v) H0 H1 H3 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16 T17 T18 T19 T20

(˚) cm/det cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm

30˚

5 0,01 8,2 1,5 2,2 3 3 2,9 2,6 2,1 1,5 1 0,8 0,5 0,3 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 0,01 8,2 1,5 2,2 3 3 3 3 2,9 2,6 2,1 1,5 1 0,8 0,5 0,3 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0

15 0,02 8,2 1,6 2,3 3 3 3 3 2,9 2,8 2,6 2,1 1,5 1 0,8 0,5 0,3 0,1 0 0 0 0 0 0 0

60˚

5 0,03 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 2,9 2,4 2 1,8 1,5 1,2 1 0,8 0,4 0 0 0 0 0 0 0

10 0,02 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 2,9 2,4 2 1,8 1,5 1,2 1 0,8 0,4 0 0 0 0 0 0

15 0,03 9,8 1,8 2,4 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,4 2 1,8 1,5 1,2 1 0,8 0,4 0 0 0 0 0

90˚

5 0,03 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,6 2,3 2 1,5 0,8 0,3 0 0 0 0 0 0

10 0,03 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,6 2,3 2 1,5 0,8 0,3 0 0 0 0 0

15 0,04 10,3 2 2,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,6 2,3 2 1,5 0,8 0,3 0 0 0 0

88

DOKUMENTASI

Proses running pada bangunan peluncur lurus dengan bukaan aliran

30⁰,60⁰,dan 90⁰

Proses running pada bangunan peluncur bertangga dengan bukaan

aliran 30⁰,60⁰,dan 90⁰.

89

Setelah running biarkan air mengalir ke bak hulu agar dapat

mengambil dapat memulai mengambi data kedalaman gerusan

Pengambilan data kedalaman gerusan tiap titik.

RIWAYAT HIDUP

Sam Sapriady Alam, Lahir di Kendari pada tanggal 16 juli

1995. Anak kelima dari lima bersaudara, dari pasangan

ayahanda Kamaruddin dan Syamsiah. Penulis mulai

memasuki pendidikan formal di SD Negeri Kip Maccini,

Makassar Sulawesi Selatan pada tahun 2001 dan tamat

pada tahun 2007, kemudian melanjutkan pendidikan SMP Negeri 4 Makassar

pada tahun 2007 dan tamat pada tahun 2010, penulis melanjutkan pendidikan ke

SMK Negeri 5 Makassar dan tamat pada tahun 2014. Pada tahun 2015, penulis

dinyatakan sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Pengairan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar dan menyelesaikan studinya pada tahun

2020.

RIWAYAT HIDUP

Marlina, Lahir di Toaha pada tanggal 05 Mei 1997. Anak keempat

dari lima bersaudara, dari pasangan ayahanda Hallu dan ibunda

Sitti. Penulis mulai memasuki pendidikan formal di SD Negeri 1

Toaha, Sulawesi Tenggara pada tahun 2004 dan tamat pada

tahun 2009, kemudian melanjutkan pendidikan SMP Negeri 3 Toaha pada tahun

2009 dan tamat pada tahun 2012, penulis melanjutkan pendidikan ke SMA

Negeri 1 Pakue dan tamat pada tahun 2015. Pada tahun yang sama, penulis

dinyatakan sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Pengairan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar dan menyelesaikan studinya pada tahun

2020.

skripsi perbandingan karakteristik aliran dan gerusan pada …

Documents