HALAMAN PERSETUJUAN PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY · Atas nikmat yang selalu Kau beri. Karya kecil ini kupersembahkan kepada: Ibu’ Bapak Ibu Sri Mulyani & Bapak Prayitno Bapak

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

HALAMAN PERSETUJUAN

PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY

DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK

TIPE DERET TRAPESIUM

Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Trapezoid

Series Type

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh:

ENDAH PUTRI NURVIANA

I 0107158

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

Dosen Pembimbing I

Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng.

NIP. 19510710 198103 1 003

Dosen Pembimbing II

Ir. Adi Yusuf Muttaqin, MT

NIP. 19581127 198803 1 001

ii


commit to user

HALAMAN PENGESAHAN

PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY

DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK

TIPE DERET TRAPESIUM

Disusun Oleh:

ENDAH PUTRI NURVIANA

I 0107158

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada:

Hari : Rabu Tanggal : 27 Juli 2011

Susunan Tim Penguji: 1. Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M.Eng ( ..................................................... )

NIP. 19510710 198103 1 003

2. Ir. Adi Yusuf Muttaqin, MT ( ..................................................... ) NIP. 19581127 198803 1 001

3. Ir. JB Sunardi W, M.Si NIP.19471230 198410 1 001 ( ..................................................... )

4. Ir. Susilowati, MSi NIP.19480610 198503 2 001 ( ..................................................... )

Mengetahui, a.n. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Pembantu Dekan I

Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD NIP. 19691026 199503 1 002

Mengesahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil

Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001


commit to user

v MOTTO

“Doa, usaha, sabar & ikhlas”

“Hargai dan nikmatilah setiap proses yang sedang

kamu jalani untuk meraih segala sesuatu dalam

hidupmu, walaupun semua orang tak pernah (mau)

tahu akan semua itu”


commit to user

PERSEMBAHAN

Terimakasih Ya ALLAH,.

Atas nikmat yang selalu Kau beri.

Karya kecil ini kupersembahkan kepada:

Ibu’ Bapak

Ibu Sri Mulyani & Bapak Prayitno

Bapak ibu’, Terimakasih atas doa dan sayang buat endah, terimakasih sudah

kerja keras banting tulang untuk memenuhi segala kebutuhan endah

maafin endah selalu buat ibu’ ma bapak susah

endah sayaaang Ibu’ Bapak..

Adik-adikQ

Dwiky Priyambodo & Roro Gendis Apsari

Terimakasih selalu buatQ tersenyum

CintaQ

Apri Rusdi Saputro

Yoyo, makasih kamu selalu ada dalam suka dan dukaQ

“jika ada waktu, aku ingin menyelesaikan kisah ini dengan lebih baik dan jika ada

waktu, ku ingin waktu itu yang menyatukan kita”

iv

v


commit to user

KATA PENGANTAR

��

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan

rahmat dan hidayah‐Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir

ini.

Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

sarjana pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menyusun tugas akhir dengan judul “Peningkatan Kapasitas Spillway dengan

Perubahan Bentuk Puncak Tipe Deret Trapesium”, Mengetahui perilaku peningkatan

aras permukaan air waduk yang terjadi dengan pelimpah (spillway) Ogee dan

mengetahui kapasitas peningkatan debit yang melimpah mercu deret trapesium. Penulis

menyadari sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak penulis sulit

mewujudkan laporan tugas akhir ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis

mengucapkan terimakasih:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

3. Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng selaku dosen pembimbing I. Terimakasih banyak

atas waktu, bimbingan, semangat yang bapak beri pada saya.

4. Ir. Adi Yusuf Muttaqin, MT selaku dosen pembimbing II. Terimakasih banyak atas

bimbingannya pada saya.

5. Ir. Budi utomo, MT selaku dosen Pembimbing Akademis.

6. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc selaku Ketua Laboratorium Keairan dan Lingkungan

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

7. Segenap Dosen Penguji Skripsi.

8. Pak Nyoto selaku laboran Laboratorium Keairan dan Lingkungan Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terimakasih telah banyak

membantu pembuatan alat. Tanpa bapak alat saya ga selesai pak.

9. Sahabatku tercinta Podang Teki Rahayu. Mwach.


commit to user

10. My best friends, Citra Kharisma Putri, Samirta Mayangsari Radityaningsih, Saktia

Lesan Dianasari, Vebby Permatasari Subono..Ucapan terima kasih tak cukup

menggambarkan rasa terima kasihku pada kalian..senyum, tawa, tangis yang kita

lalui semoga mempererat kita menjadi saudara.

11. Teman‐ teman berbagi suka: Abdoel, Agung, Ami, Ardyan, Bambang, Chitra Doni,

Hero, Sofyan, Zaky. Terima kasih canda tawa nya selama ini.

12. Teman perjuanganku: Billa, Tiwi..akhirnya kita menyelesaikan skripsi ini.

13. Teman‐teman satu atap Kos Puri Sanvina dan Grha Anindya terima kasih semangat

dan kebersamaan kita selama ini.

14. Semua Teman‐teman Angkatan 2007, tetap semangat mencapai apa yang kita cita‐

citakan.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu,

penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan

penelitian selanjutnya. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua

pihak pada umumnya dan penulis pada khususnya.

��

Surakarta, Juli 2011

Penulis


commit to user

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................... iii

MOTTO ........................................................................................................................ iv

PERSEMBAHAN ........................................................................................................... v

ABSTRAK ...................................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xiii

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

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................................. 3

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................................... 4

2.1.1 Umum ................................................................................................ 4

2.1.2 Waduk ............................................................................................... 5

2.1.3 Reservoir Routing .............................................................................. 7

2.1.4 Pelimpah (Spillway) ........................................................................... 10

2.1.5 Mercu Spillway (Crest) ...................................................................... 11

2.1.6 Labyrinth ........................................................................................... 13

2.1.7 Aliran Flume ...................................................................................... 14

2.2 Landasan Teori .................................................................................................. 16

2.2.1 Spillway Mercu Ogee ........................................................................ 16

2.2.3 Spillway Mercu Deret Trapesium ..................................................... 18

BAB 3 METODE PENELITIAN

x


commit to user

3.1 Umum… ......................................................................................................... 21

3.2 Lokasi Penelitian ............................................................................................... 21

3.3 Peralatan dan Bahan ......................................................................................... 21

3.4 Langkah Penelitian ............................................................................................ 25

3.4.1 Persiapan Alat ................................................................................... 25

3.4.2 Pengamatan dalam Percobaan ......................................................... 26

3.4.3 Pengolahan Data ............................................................................... 28

3.5 Diagram Alir Tahapan Penelitian ...................................................................... 29

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Alat Ukur Debit ................................................................................................. 30

4.2 Debit Terukur pada Tiap Ketebalan Air ............................................................ 30

4.3 Debit pada Tiap Ketebalan Air .......................................................................... 41

4.4 Pelimpahan Air Mercu Ogee dengan Mercu Deret Trapesium Tipe 1 dan

Tipe 2 ......................................................................................................... 48

4.5 Analisis Reservoir Routing ................................................................................. 51

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 73

5.2 Saran ................................................................................................................. 73

Daftar Pustaka ............................................................................................................. 74

Lampiran A Data Penelitian

Lampiran B Dokumentasi Penelitian

Lampiran C Kelengkapan Administrasi

DAFTAR TABEL

xi


commit to user

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Ogee ............................................ 32

Tabel 4.2 Perbandingan Qhb dengan Qpersamaan pada Mercu Ogee .......................... 34

Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Tipe Deret Trapesium Tipe 1 ...... 36

Tabel 4.4 Perbandingan Qhb dengan Qpersamaan pada Mercu Deret Trapesium Tipe

1 .............................................................................................................. 38

Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Tipe Deret Trapesium Tipe 2 ...... 40

Tabel 4.6 Perbandingan Qhb dengan Qpersamaan pada Mercu Deret Trapesium Tipe

2 .............................................................................................................. 41

Tabel 4.7 Cd Mercu Ogee ....................................................................................... 42

Tabel 4.8 Perbandingan Cd dengan Cdpersamaan pada Mercu Ogee ......................... 43

Tabel 4.9 Cd Mercu Tipe Deret Trapesium Tipe 1 .................................................. 44

Tabel 4.10 Perbandingan Cd dengan Cdpersamaan pada Mercu Deret Trapesium

Tipe 1 ...................................................................................................... 45

Tabel 4.11 Cd Mercu Tipe Deret Trapesium Tipe 2 .................................................. 46

Tabel 4.12 Perbandingan Cd dengan Cd Persamaan pada Mercu Deret Trapesium

Tipe 2 ...................................................................................................... 47

Tabel 4.13 Cd Mercu Ogee dengan Cd Mercu Deret Trapesium ............................. 48

Tabel 4.14 Perbandingan Qhb Mercu Ogee Dengan Qhb Mercu Deret Trapesium ... 49

Tabel 4.15 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Ogee ..................................... 52

Tabel 4.16 Outflow Mercu Ogee .............................................................................. 55

Tabel 4.17 Hasil Inflow Komulatif dan Outflow Komulatif pada Mercu Ogee ......... 57

Tabel 4.18 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Deret Trapesium Tipe 1 ........ 59

Tabel 4.19 Outflow Mercu Deret Trapesium Tipe 1 ................................................. 62

Tabel 4.20 Outflow Mercu Deret Trapesium Tipe 1 ................................................. 64

Tabel 4.21 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Deret Trapesium Tipe 2 ........ 66

Tabel 4.22 Outflow Mercu Deret TrapesiumTipe 2 .................................................. 69

Tabel 4.23 Hasil Inflow Komulatif dan Outflow Komulatif pada Mercu Deret

Trapesium Tipe 2 .................................................................................... 71

DAFTAR GAMBAR

xii


commit to user

Gambar 2.1 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing Δt ...................... 7

Gambar 2.2 Pengembangan Fungsi Storage‐Outflow, Storage‐Elevation dan

Elevation‐Outflow .............................................................................. 9

Gambar 2.3 Spillway Terkendali............................................................................ 10

Gambar 2.4 Spillway Tak Terkendali ..................................................................... 11

Gambar 2.5 Piano Keys Labyrinth ......................................................................... ̀ 14

Gambar 2.6 Ortogonal Labyrinth .......................................................................... 14

Gambar 2.7 Grafik Koefisien Cd ............................................................................ 17

Gambar 2.8 Tampak Atas Mercu Deret Trapesium .............................................. 18

Gambar 2.9 Tampak Atas dan Potongan A‐A Mercu Ogee dan Mercu Deret

Trapesium .......................................................................................... 19

Gambar 2.10 Mercu Spillway Tipe Deret Trapesium .............................................. 19

Gambar 2.11 Nilai Lebar Mercu Deret Trapesium .................................................. 20

Gambar 3.1 Flume ................................................................................................. 22

Gambar 3.2 Mercu Deret Trapesium Tipe 1 ......................................................... 23

Gambar 3.3 Mercu Deret Trapesium Tipe 2 ......................................................... 23

Gambar 3.4 Spillway Tipe Ogee dan Spillway Tipe Deret Trapesium ................... 24

Gambar 3.5 Stopwatch .......................................................................................... 24

Gambar 3.6 Mistar Ukur ....................................................................................... 25

Gambar 3.7 Aliran Melalui Spillway Mercu Ogee ................................................. 26

Gambar 3.8 Aliran Melalui Spillway Modifikasi .................................................... 27

Gambar 3.9 Diagram Alir Tahapan Penelitian ....................................................... 29

Gambar 4.1 Tampak Atas dan Potongan A‐A spillway Ogee ................................ 31

Gambar 4.2 Flume dengan Spillway Mercu Ogee ................................................. 32

Gambar 4.3 Hubungan Ketebalan Air dengan Debit Terukur Mercu Ogee .......... 33

Gambar 4.4 Tampak Atas Mercu Deret Trapesium Tipe 1 .................................... 34

Gambar 4.5 Tampak Atas dan Potongan A‐A spillway Mercu Deret Trapesium

Tipe 1 ................................................................................................. 35

Gambar 4.6 Flume dengan Spillway Deret Trapesium Tipe 1 ............................... 36

Gambar 4.7 Hubungan Ketebalan Air dengan Debit Terukur Mercu Deret

Trapesium Tipe 1 ............................................................................... 37

Gambar 4.8 Tampak Atas Mercu Deret Trapesium Tipe 2 .................................... 38

xiii


commit to user

Gambar 4.9 Tampak Atas dan Potongan A‐A spillway Mercu Deret Trapesium

Tipe 2 ................................................................................................. 38

Gambar 4.10 Flume Untuk Spillway Deret Trapesium Tipe 2 ................................ 39


Trapesium Tipe 2 ............................................................................... 40

Gambar 4.12 Hubungan Cd dengan H Hulu pada Mercu Ogee .............................. 43

Gambar 4.13 Hubungan Cd dengan H Hulu pada Mercu Deret Trapesium Tipe 1 . 45

Gambar 4.14 Hubungan Cd dengan H Hulu pada Mercu Deret Trapesium Tipe 2 . 47

Gambar 4.15 Perbandingan Cd Mercu Ogee dengan Cd Mercu Deret Trapesium

Tipe 1 dan Cd Mercu Deret Trapesium Tipe 2 ................................... 48

Gambar 4.16 Perbandingan Qhb Mercu Ogee dengan Qhb Mercu Deret

Trapesium Tipe 1 dan Qhb Mercu Deret Trapesium Tipe 2 ................ 49

Gambar 4.17 Nilai H terhadap (2s/∆t)+Q Mercu Ogee ........................................... 53

Gambar 4.18 Nilai t terhadap Debit Mercu Ogee ................................................... 56

Gambar 4.19 Nilai t terhadap Inflow Komulatif dan Outflow Komulatif Mercu

Ogee .................................................................................................. 58

Gambar 4.20 Nilai H terhadap Besaran (2s/∆t)+Q Mercu Deret Trapesium Tipe 1 60

Gambar 4.21 Nilai t terhadap Debit Mercu Deret Trapesium Tipe 1 ...................... 63


Deret Trapesium Tipe 1 ..................................................................... 65

Gambar 4.23 Nilai H terhadap Besaran (2s/∆t)+Q Mercu Deret Trapesium Tipe

2 ......................................................................................................... 67

Gambar 4.24 Nilai t terhadap Debit Mercu Deret Trapesium Tipe 2 ...................... 70


Deret Trapesium Tipe 2 ..................................................................... 72

DAFTAR NOTASI

v Kecepatan aliran (m/dt)

µ Kekentalan dinamik

υ Kekentalan kinematik (m2/dt)

xiv


commit to user

ρ Rapat massa fluida

A Luas penampang (m2)

b Lebar mercu (cm)

Cd Koefisien debit

g Percepatan gravitasi (cm/dt2)

h Tebal pengaliran di atas peluap (m)

h Tinggi air di hulu mercu (cm)

hd Tinggi energi rencana di atas mercu

I Inflow (m3/dt)

K,n Parameter untuk berbagai kemiringan hilir

Q Debit (m3/dt)

Re Bilangan Reynolds

S Storage (m3/dt)

Se Kemiringan energi

So Kemiringan saluran

SW Kemiringan muka air

t Tebal ambang peluapan searah aliran (m)

U Kecepatan rata‐rata (m2/dt)

V Volume air (cm3)

X,Y Koordinat permukaan hilir

Δt Interval waktu (dt)

xv


commit to user

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Air merupakan sumberdaya alam karunia Tuhan Yang Maha Esa yang tidak akan

pernah habis dan selalu terbarukan. Hal ini disebabkan karena air mengikuti siklus

hidrologi. Siklus hidrologi merupakan proses yang dilalui air dari atmosfer ke

muka bumi dan kembali lagi ke atmosfer. Evaporasi dari tanah, laut, atau air

permukaan terkondensasi membentuk awan yang selanjutnya menjadi hujan yang

jatuh ke permukaan bumi. Siklus hidrologi sangat dipengaruhi oleh iklim, dan

secara tidak langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Oleh karena itu,

keberadaan air di bumi dalam skala jumlah, agihan, dan waktu berbeda.

Dalam beberapa tahun terakhir terjadi fenomena alam berupa climate change

(perubahan iklim). Climate change ditandai dengan adanya perubahan temperatur

dan curah hujan. Perubahan temperatur ini akan menyebabkan perubahan variabel

atmosfer lainnya, yang pada akhirnya akan menyebabkan perubahan pola hujan

dalam skala ruang, waktu, dan besaran (Agustin, 2010).

Besarnya intensitas hujan di Indonesia berbeda-beda di tiap daerah. Perbedaan

besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam

perencanaan berbagai macam bangunan air.

Penentuan besarnya intensitas hujan didasarkan pada besarnya jumlah curah hujan

per satuan waktu atau intensitas curah hujan. Pada umumnya hujan yang lama

intensitasnya kecil. Sedang hujan yang deras umumnya terjadi dalam waktu yang

relatif pendek (Agustin, 2010).

Untuk menentukan besaran hujan dalam berbagai waktu di daerah tertentu,

diperlukan analisis yang meliputi waktu, luas areal, dan ketinggian curah hujan.

1


commit to user

2

Waduk merupakan salah satu tampungan aliran air. Air yang masuk ke waduk

berbeda-beda sesuai dengan intensitas hujan. Adanya perbedaan intensitas

tersebut, menyebabkan aliran masuk waduk tidak menentu. Jika intensitas hujan

meningkat menyebabkan aras (level) muka air waduk naik secara cepat. Keadaan

ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan.

Untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan diperlukan kapasitas

pelimpah (spillway) yang cukup memadai. Pelimpah yang dibangun biasanya

direncanakan berdasarkan debit rencana pada besaran tertentu. Namun dengan

adanya peningkatan intensitas hujan sangat dimungkinkan kapasitas spillway yang

ada kurang memenuhi, sehingga kenaikan aras muka air lebih cepat dari yang

diperkirakan. Kenaikan aras muka air secara cepat ini belum diantisipasi sehingga

aras muka air dapat mencapai puncak tubuh bendungan secara cepat dan pada

akhirnya dapat menimbulkan kerusakan total. Untuk mengantisipasi kenaikan

yang begitu cepat diperlukan peningkatan kapasitas spillway yang ada.

Dalam penelitian ini kapasitas tersebut dicoba dengan labyrinth crest bentuk

trapesium. Secara teoritis, crest ini dapat memiliki kapasitas debit yang besar

karena memiliki lebar lintasan air yang besar. Percobaan ini dilakukan di

laboratorium dengan menggunakan flume dengan spillway jenis mercu deret

trapesium.

1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan

sebagai berikut:

1) Bagaimana perilaku peningkatan aras muka air waduk yang terjadi pada

spillway (pelimpah) Ogee?

2) Apakah model spillway deret trapesium dapat mengalirkan air yang lebih

banyak daripada spillway Ogee?


commit to user

3

1.3 Batasan Masalah Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1) Aliran pada saluran air dianggap seragam dan tetap (steady uniform flow).

2) Dasar saluran air dianggap kedap air dan pengaruh rembesan air diabaikan.

3) Tidak ada perubahan kemiringan flume.

4) Penelitian dilakukan dengan menggunakan Flume yang menjadi model

saluran air dengan penampang 30x 30 cm2 dan panjang 180 cm.

5) Spillway dibuat 2 bentuk yaitu bentuk mercu Ogee dan bentuk mercu deret

trapesium yang masing-masing ukuran lebarnya 18 cm.

6) Hasil pengukuran volume hydraulic bench dan pengukuran waktu oleh stop

watch dianggap benar.

1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah:

1) Mengetahui perilaku aliran yang terjadi dengan pelimpah Ogee.

2) Mengetahui kapasitas peningkatan debit yang melimpah dengan mercu deret

trapesium.

1.5 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:

1) Praktis

Memberi informasi untuk mengatasi kenaikan aras muka air waduk yang

dapat membahayakan tubuh bendungan.

2) Teoritis

Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya dibidang Sumberdaya Air.


commit to user

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Umum

Trenberth dkk. (1995) menyatakan bahwa perubahan iklim didefinisikan sebagai

perubahan pada iklim yang dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Perubahan iklim

global disebabkan karena peningkatan jumlah karbon dioksida (CO2) dan Metana

(CH4) di atmosfer.

Perubahan iklim memperlihatkan variasi abnormal dari iklim bumi dan

selanjutnya mempengaruhi curah hujan dan suhu udara. Untuk wilayah Asia

Tenggara, terjadi kenaikan suhu sekitar 2,5-4 ºC dengan kisaran 2-6 ºC dan curah

hujan yang lebih banyak (Sulistyowati, 2006).

Perubahan iklim telah menyebabkan fluktuasi curah hujan tinggi dan mengubah

pola distribusi hujan dengan kecenderungan daerah yang basah semakin basah,

dan daerah yang kering semakin kering. Di negara dengan empat musim, siklus

musim (seasonal cycle) telah terpengaruh oleh perubahan iklim yang ditandai

dengan meningkatnya intensitas hujan pada musim dingin, berkurangnya hujan di

musim panas, dan peningkatan suhu (Dunne dkk., 2008).

UNDP-Indonesia (2007) menyatakan bahwa ada kecenderungan sebagian wilayah

Indonesia, terutama wilayah yang terletak di sebelah selatan katulistiwa, dapat

mengalami musim kemarau yang lebih panjang dan musim hujan yang lebih

pendek dengan perubahan pola hujan yang cukup drastis.

Hujan rerata tahunan menunjukkan peningkatan sebesar 7% selama satu dekade,

dikarenakan meningkatnya intensitas hujan pada bulan Oktober sampai Maret dan

menurunnya intensitas hujan selama Juli sampai September.

4


commit to user

5

Waduk merupakan salah satu tampungan air. Air yang masuk ke waduk berbeda-

beda sesuai dengan intensitas hujan. Adanya perbedaan intensitas tersebut,

menyebabkan aliran masuk waduk tidak menentu. Jika intensitas hujan meningkat

menyebabkan aras air waduk naik secara cepat. Kondisi ini membahayakan tubuh

bendungan jika kapasitas pelimpah tidak mampu menurunkan aras muka air

secara tepat waktu.

2.1.2 Waduk

Waduk adalah tampungan air sediaan untuk berbagai kebutuhan. Waduk dibangun

dengan cara membuat bendungan, kemudian dialiri air sampai waduk tersebut

penuh. Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju

air, sehingga puncak aliran turun. Selain itu, waduk dapat memiliki fungsi dan

manfaat lain.

Menurut Erman Mawardi (2006), bendungan terdiri dari beberapa komponen,

yaitu:

1. Badan bendungan (body of dams)

Adalah tubuh bendungan yang berfungsi sebagai penghalang air.

2. Pondasi (foundation)

Adalah bagian dari bendungan yang berfungsi untuk menjaga kekuatan

konstruksi bendungan.

3. Pintu air (gates)

Digunakan untuk mengatur keluarnya air untuk segala keperluan. Bagian

yang penting dari pintu air adalah:

a. Daun pintu (gate leaf)

Adalah bagian dari pintu air yang menahan tekanan air dan dapat

digerakkan untuk membuka, mengatur, dan menutup aliran air.

b. Rangka pengatur arah gerakan (guide frame)

Adalah alur dari baja atau besi yang dipasang masuk ke dalam beton,

digunakan untuk menjaga agar gerakan daun pintu sesuai dengan yang

direncanakan.


commit to user

6

c. Angker (anchorage)

Adalah baja atau besi yang ditanam di dalam beton dan digunakan untuk

menahan rangka pengatur arah gerakan, agar dapat memindahkan muatan

dari pintu air ke dalam konstruksi beton.

d. Hoist

Adalah alat untuk menggerakkan daun pintu air agar dapat dibuka dan

ditutup dengan mudah.

4. Bangunan pelimpah (spillway)

Adalah bangunan beserta instalasinya untuk mengalirkan air yang masuk ke

dalam waduk agar tidak membahayakan keamanan bendungan. Bagian-

bagian penting dari bangunan pelimpah:

a. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures)

Digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatan

aliran datang kecil tetapi debit airnya besar.

b. Saluran pengangkut air

Makin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara aras muka air

tertinggi di dalam waduk dengan aras muka air sungai di sebelah hilir

bendungan. Apabila kemiringan saluran pengangkut debit air dibuat kecil,

maka ukurannya akan sangat panjang dan berakibat bangunan menjadi

mahal. Oleh karena itu, kemiringannya terpaksa dibuat besar, dengan

sendirinya disesuaikan dengan keadaan topografi setempat.

c. Bangunan peredam energi (energy dissipator)

Digunakan untuk meredam energi air agar tidak merusak bagian saluran

dan bagian hilir saluran pengangkut air.

Dengan adanya bendungan maka ada tampungan air. Jumlah tampungan air

waduk tergantung dari inflow yang tergantung pada intensitas air hujan yang ada.

Intensitas hujan juga dapat menaikan aras muka air di waduk. Untuk mengurangi

peningkatan aras muka air waduk, spillway harus mampu melimpahkan air yang

berada di atas mercu spillway. Untuk mengetahui kinerja sebuah waduk dilakukan

analisis reservoir routing.


commit to user

7

2.1.3 Reservoir Routing

Reservoir Routing adalah proses untuk memperhitungkan aliran keluar (outflow

hidrograph) dari sebuah reservoir, berdasarkan aliran masuk (inflow hidrograph)

dan karakteristik aliran keluar melalui bangunan pelimpah.

Horison waktu dibagi menjadi interval durasi Δt, diindeks oleh j, yaitu, t=0, Δt,

2Δt, . . . , j Δt, (j+1) Δt,…,dan persamaan kontinuitas terintegrasi atas setiap

interval waktu, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Menurut Chow dkk. (1988),

reservoir routing dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan dan

pendekatan sebagai berikut: ￨礠螸骗凭嫩囊骗揉实￨挂纵棍邹礠棍纵凭嫩囊邹∆t凭∆t 石￨冠纵棍邹礠棍纵凭嫩囊邹∆t凭∆t (2.1)

Dengan:

dS = Storage (m3/dt) I(t) = Inflow (m3/dt) Q(t) = Debit Outflow (m3/dt) Δt = Interval waktu (dt)

Sumber: Chow (1988)

Gambar 2.1 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing Δt.

inflow

outflow

time

time


commit to user

8

Nilai arus masuk tersebut pada awal dan akhir dari interval waktu ke j-th adalah IJ

dan Ij+1, dan nilai-nilai yang keluar adalah Qj dan Qj+1. Dalam hal ini baik inflow

maupun outflow, diukur sebagai data sampel. Jika variasi masuk dan keluar

selama interval mendekati linear, perubahan dalam penyimpanan lebih dari

interval, Sj ─ Sj+1, dapat ditemukan dengan menulis ulang persamaan sebagai

berikut: 螸j+1 ─ Sj =疲鳃嫩疲鳃枪前挠 Δt ─

偏鳃嫩偏鳃枪前挠画棍 (2.2)

Dengan:

螸j+1 , Sj = Storage (m3/dt) 挂j+1 , Ij = Inflow (m3/dt) 冠j+1 , Qj = Debit Outflow (m3/dt)

Nilai Qj dan Sj diketahui pada interval waktu ke-j dari perhitungan selama selang

waktu sebelumnya. Oleh karena itu, Persamaan (2.2) berisi dua variabel yang

diketahui, yaitu Qj+1 dan Sj+1. Persamaan (2.2) dapat juga ditulis dalam bentuk

persamaan sebagai berikut: 足挠骗鳃嫩囊∆t 十冠凭十1卒实试挂凭十挂凭十1守十足挠骗鳃埔t 石冠凭卒 (2.3)

Ilustrasi mengenai outflow ditampilkan pada Gambar 2.2.

Untuk menghitung outflow, Qj+1 dari Persamaan (2.3), diperlukan fungsi storage-

outflow dan Q. Metode untuk mengembangkan fungsi ini menggunakan hubungan

elevasi, volume, outflow yang ditampilkan dalam Gambar 2.2. Hubungan antara

elevasi air permukaan dan waduk dapat diturunkan dengan planimetering peta

topografi atau dari survei lapangan. Hubungan elevasi debit diperoleh dari

persamaan hidrolik sesuai dengan jenis spillway. Nilai Δt diambil sebagai interval

waktu hidrograf inflow. Untuk nilai elevasi air permukaan tertentu, nilai-nilai

penyimpanan S dan debit Q ditentukan (bagian (a) dan (b) dalam Gambar 2.2).

Nilai 2s/Δt+Q dapat dihitung dan untuk selanjutnya diplot pada grafik. Sumbu

horizontal dengan nilai arus perpindahan Q pada sumbu vertikal (bagian (c) dalam

Gambar 2.2).


commit to user

9

Sumber: Chow (1988)

Gambar 2.2 Pengembangan Fungsi Storage-Outflow, Storage-Elevation dan

Elevation-Outflow.

Dalam penelusuran aliran melalui selang waktu j, semua persyaratan di sisi kanan

Persamaan (2.3) diketahui, sehingga 挠骗鳃枪前埔t 十冠凭嫩囊dapat dihitung. Nilai dari Qj+1

dapat ditentukan dari fungsi volume-outflow 2s/Δt+Q lawan Q, baik secara grafis

atau dengan interpolasi linear dari nilai Q. Untuk mengatur data yang dibutuhkan

pada interval waktu berikutnya, nilai 挠骗鳃枪前埔t 石冠凭嫩囊 dihitung dengan persamaan: 足挠骗鳃枪前埔t 石冠凭嫩囊卒实足挠骗鳃枪前埔t 十冠凭嫩囊卒石2冠凭嫩囊 (2.4)

Perhitungan ini kemudian diulang untuk periode penelusuran aliran berikutnya.

outflow outflow

storage

Water surface elevation Storage-outflow

function

Water surface elevation

(b) (c)

(a)


commit to user

10

2.1.4 Pelimpah (Spillway)

Pelimpah (Spillway) adalah suatu struktur yang digunakan untuk mengalirkan air

yang ada di atas mercu ke daerah hilir. Spillway meloloskan banjir, sehingga air

tidak melampaui tanggul atau tubuh bendungan. Fungsinya untuk menghindari

kerusakan bendungan.

Air yang melimpah melalui spillway mempunyai kecepatan jatuh yang besar.

Oleh sebab itu kecepatan aliran harus dikurangi sebelum memasuki saluran yang

berada di hilirnya.

Sifat-sifat hidrolik saluran alam biasanya sangat tidak menentu, sedangkan sifat-

sifat hidrolik pada saluran buatan dapat diatur menurut keinginan atau dirancang

untuk tujuan tertentu.

Menurut Rowan (2010), jenis spillway dapat dibedakan menjadi:

1) Spillway Terkendali

Spillway terkendali memiliki struktur mekanik atau pintu air untuk mengatur

laju aliran air, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.3. Desain ini

memungkinkan mengatur aras muka air waduk yang akan digunakan untuk

penyimpanan air sepanjang tahun, dan saat banjir pintu air dioperasikan untuk

pengendalian banjir daerah hilir.

Sumber: Rowan (2010)

Gambar 2.3 Spillway Terkendali


commit to user

11

2) Spillway Tidak Terkendali

Spillway tidak terkendali tidak memiliki pintu, seperti yang ditunjukan pada

Gambar 2.4. Ketika air naik di atas puncak spillway air dari waduk mulai

mengalir. Semua volume penyimpanan dalam waduk di atas puncak spillway

hanya dapat digunakan untuk penyimpanan sementara air banjir, sehingga

waduk sebagai pengendali banjir dapat berfungsi dengan baik.

Sumber: Rowan (2010)

Gambar 2.4 Spillway Tak Terkendali

Spillway dirancang berdasarkan hujan rencana. Adanya climate change

berpengaruh pada peningkatan aras muka air di waduk. Sehingga perlu dikaji

kapasitas alir spillway yang dipasang. Peran spillway dalam melimpahkan air

cukup besar, apabila kapasitas spillway ditingkatkan kemungkinan fungsi

pengendalian banjir berkurang. Disisi lain, peningkatan kapasitas spillway bisa

mengurangi laju permukaan air, sehingga tubuh bendungan aman dari overtoping.

Dalam penelitian ini digunakan spillway tidak terkendali dengan bentuk Ogee dan

bentuk mercu deret trapesium.

2.1.5 Mercu Spillway (Crest)

Mercu spillway adalah bagian teratas spillway dimana aliran dari hulu dapat

melimpah ke hilir. Fungsinya sebagai pelimpah aliran air waduk. Letak mercu


commit to user

12

spillway bersama tubuh spillway diusahakan tegak lurus arah aliran masuk

spillway agar aliran yang menuju spillway terbagi rata.

Bentuk puncak pelimpah dibagi menjadi:

1) Pelimpah ambang tipis (tajam)

Pelimpah disebut pelimpah ambang tipis bila arus yang terjadi tidak

menempel pada ambang atau dengan batasan t<0,5 h, dengan t adalah tebal

ambang peluapan searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas

peluap.

2) Pelimpah ambang lebar

Disebut pelimpah ambang lebar bila arus yang terjadi menempel pada

ambang atau t>0,66 h.

Beberapa jenis spillway yang sudah digunakan di Indonesia, menurut Suyono

(2007) sebagai berikut:

1) Tipe spillway Ogee dengan pintu digunakan di:

a. Bendungan Cirata (Kabupaten Purwakarta)

b. Waduk Gajah Mungkur (Kabupaten Wonogiri)

c. Bendungan Selorejo (Kabupaten Malang)

d. Bendungan Wlingi (Kabupaten Blitar)

e. Bendungan Sengguruh (Kabupaten Malang)

2) Tipe spillway Ogee tanpa pintu digunakan di:

a. Waduk Darma (kabupaten kuningan)

b. Bendungan Penjalin (Kabupaten Brebes)

c. Bendungan Cacaban (Kabupaten Tegal)

d. Bendungan Nglangon (Kabupaten Purwodadi)

e. Bendungan Kedung Ombo (Jawa Tengah)

f. Bendungan Sempor (Kabupaten Kebumen)

g. Bendungan Wadaslintang (Kabupaten Wonosobo)

h. Bendungan Song Putri (Kabupaten Wonogiri)

i. Bendungan Palasari (Bali)


commit to user

13

3) Tipe spillway morning glory digunakan di:

a. Bendungan Cileunca (Kabupaten Bandung)

b. Bendungan Cipanunjang (Kabupaten Bandung)

c. Bendungan Jatiluhur (Kabupaten Purwakarta)

2.1.6 Labyrinth

Bentuk mercu Ogee sangat banyak digunakan. Untuk meningkatkan kapasitas

debit pelimpahan air umumnya digunakan mercu labyrinth. Mercu labyrinth

sering digunakan untuk mengendalikan tumpahan, karena labyrinth akan

melimpahkan aliran yang lebih besar pada saat yang sama ketika melimpah pada

bentuk mercu Ogee (Tullis, 1995).

Pada umumnya labyrinth ini dibuat dengan dinding vertikal. Dinding vertikal dari

labyrinth tersebut dapat dibangun dengan mudah tetapi labyrinth memiliki

kelemahan, yaitu:

1) Dinding vertikal tidak menguntungkan bagi aliran muatan besar.

2) Memerlukan perkuatan yang memadai.

Tullis (1995) mengatakan sejak tahun 2000, kajian dan tes model untuk desain

labyrinth telah dibuat di Aljazair, Cina, Prancis, India, Swiss dan Vietnam. Desain

mencoba mengoptimalkan efisiensi struktural dan ekonomi. Lebih dari 100 bentuk

dipelajari dan banyak solusi, tetapi yang paling menguntungkan yaitu desain yang

didasarkan pada dua prinsip berikut:

1) Dinding memiliki bentuk persegi panjang yang mirip dengan tuts piano

(piano keys), jadi diberi nama Piano Keys (PK). Bentuk PK ditampilkan pada

Gambar 2.5.


commit to user

14

Sumber: hydrocoop.org (2010)

Gambar 2.5 Piano Keys labyrinth

2) Dinding ortogonal untuk aliran cenderung menguntungkan terutama untuk

pembuangan besar. Bentuk ortogonal labyrinth ditampilkan pada Gambar

2.6.

Sumber: Erman Mawardi (2006)

Gambar 2.6 Ortogonal Labyrinth

2.1.7 Aliran Flume

Secara umum, saluran air terbagi menjadi dua yaitu saluran tertutup dan saluran

terbuka. Saluran pada flume merupakan saluran terbuka. Pengaliran saluran

terbuka dipengaruhi oleh gravitasi.


commit to user

15

Saluran terbuka dapat digolongkan menjadi dua, yaitu saluran alami dan saluran

buatan. Sifat hidrolis saluran alami sangat tidak menentu. Sehingga dalam analisis

perlu pengalaman dan pemahaman yang baik mengenai anggapan-anggapan yang

digunakan. Sedangkan saluran buatan adalah saluran yang dibuat dan

direncanakan oleh manusia. Saluran irigasi adalah salah satu contoh saluran

buatan.

Debit aliran adalah jumlah air per satuan waktu yang dapat diperoleh dari hasil

perkalian antara luas penampang basah saluran dengan kecepatan rerata atau dapat

dinyatakan:

Q = V . A (2.5)

Dengan: Q = Debit (m3/dt) V = Kecepatan rerata (m2/dt) A = Luas penampang basah (m2)

Bila ditinjau berdasarkan perubahan kedalaman dan kecepatan aliran, maka aliran

dibedakan menjadi:

1) Aliran tetap (Steady Flow)

Aliran tetap (Steady Flow) terjadi apabila kedalaman, luas penampang,

kecepatan dan debit pada setiap penampang saluran adalah sama selama

jangka waktu tertentu. Aliran tetap memiliki kemiringan saluran (So),

kemiringan muka air (SW), dan kemiringan energi (Se) sama. Pada keadaan

aliran tetap, berlaku Hukum Kontinuitas.

Aliran tetap memiliki sifat: a) aliran seragam (uniform flow) terjadi bila

kecepatan aliran tidak berubah dan kedalaman saluran sama pada setiap

penampang, keadaan ini terjadi pada saluran laboratorium atau saluran irigasi.

b) aliran tak seragam (non uniform flow) adalah aliran dimana kedalaman

tidak sama pada setiap penampang. Non uniform flow/varied flow

digolongkan pada dua keadaan yaitu:

a. Gradually varied flow terjadi pada saluran akibat pembendungan atau pada

gelombang banjir.


commit to user

16

b. Rapidly varied flow terjadi pada loncatan air atau pada penyempitan

bukaan pintu.

2) Aliran tak tetap (Unsteady Flow)

Aliran tak tetap (Unsteady Flow) terjadi apabila kedalaman atau kecepatan

aliran yang terjadi selalu berubah. Pada keadaan aliran tidak tetap, berlaku

Hukum Kontinuitas.

Aliran tidak tetap memiliki sifat: a) aliran seragam (uniform flow) terjadi bila

kecepatan aliran tidak berubah dan kedalaman saluran sama pada setiap

penampang, keadaan ini terjadi pada saluran laboratorium, saluran irigasi.

b)sebaliknya, bila kedalaman tidak sama pada setiap penampang disebut

aliran tak seragam (non uniform flow). Non uniform flow/varied flow

digolongkan pada dua keadaan yaitu:

a. Gradually varied flow adalah aliran berubah sedikit demi sedikit di

sepanjang aliran, sehingga lengkung garis aliran dianggap lurus.

b. Rapidly varied flow adalah aliran yang terjadi bila kedalaman aliran

berubah secara tiba-tiba.

2.2 Landasan Teori 2.2.1 Spillway Mercu Ogee

Banyak spillway menggunakan tipe mercu Ogee. Mercu Ogee adalah sebuah

mercu bendung yang memiliki bentuk tirai. Oleh karena itu, mercu ini tidakakan

memberikan tekanan sub atmosfir pada permukaan mercu sewaktu

bendungmengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit rendah, air akan

memberikan tekanan ke bawah pada mercu.

Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, Direktorat Jenderal

Pengairan (1986) telah mengembangkan persamaan berikut: 瞥萍若 = 囊瓶族撇萍若祖坡 (2.8)

Dengan :

X,Y = koordinat permukaan hilir


commit to user

17

hd = tinggi energi rencana di atas mercu k,n = parameter untuk berbagai kemiringan hilir

Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung tipe Ogee (Direktorat

Jenderal Pengairan, 1986) adalah sebagai berikut: 冠实固聘 . 挠脑瞬挠脑龟.瑰.寡囊,闹 (2.9)

Dengan:

Q =Debit (cm3/dt) Cd =Koefisien debit (=C0 C1 C2) C0 = Konstanta (=1,30) C1 = Fungsi p/hd dan H1/hd (Gambar 2.7) C2 = Faktor koreksi untuk permukaan hulu (=1) g = Percepatan gravitasi (cm/dt2(≈ 981)) b = Lebar mercu (cm) H = Tebal air di hulu mercu (cm)

Grafik fungsi p/hd dan H1/hd ditunjukan pada Gambar 2.7.

Sumber: Direktorat Jenderal Pengairan (1986)

Gambar 2.7 Grafik Koefisien Cd


commit to user

18

2.2.3 Spillway Tipe Deret Trapesium

Dalam upaya meningkatkan kapasitas spillway, para ahli telah mengembangkan

teori dan modifikasi terhadap mercu Ogee. Taylor (1970) mencoba mengubah

bentuk puncak yang biasanya menggunakan mercu Ogee dengan menggunakan

bentuk mercu segitiga. Berdasarkan percobaan tersebut, selanjutnya Hay dan

Taylor (1970) mengadakan percobaan dengan bentuk trapesium.

Seperti halnya mercu Ogee, mercu tipe deret trapesium juga dapat dipakai untuk

mengatur aras muka air. Pengaturan aras muka air dengan bentuk tersebut

didasarkan pada upaya pencegahan terjadinya fluktuasi yang besar. Hal ini dapat

dicapai karena bentuk trapesium mempunyai lebar bukaan atau lintasan air lebih

besar dibanding dengan bentuk Ogee. Tinggi ambang pelimpah dibuat sama

dengan tinggi ambang pelimpah asli.

Dengan mercu tipe trapesium, aras muka air waduk dapat dijaga agar fluktuasi

aras muka air waduk sekecil mungkin. Secara kasar, kapasitas debit yang

dihasilkan mercu ini dapat mencapai 200% dibanding mercu Ogee. Untuk sketsa

bentuk spillway tipe deret trapesium ditunjukan pada Gambar 2.8, Gambar 2.9,

dan Gambar 2.10.

Gambar 2.8 Tampak Atas Mercu Deret Trapesium


commit to user

19

Gambar 2.9 Tampak Atas dan Potongan A-A Mercu Ogee dan Mercu Deret

Trapesium

Sumber:mcdlifesciences.com (2010)

Gambar 2.10 Mercu Spillway Tipe Deret Trapesium

Persamaan untuk memperkirakan debit yang mengalir melalui spillway menurut

Tullis (2008) adalah:

冠实固聘 . 挠脑税2龟.瑰.寡囊,闹 (2.10)


commit to user

20

dengan:

Q = debit (cm3/dt) Cd = koefisien debit = 0,1714 ln (H/P) + 0,8671 H = ketebalan air di hulu mercu (cm) P = tinggi spillway g = percepatan gravitas (cm/dt2(≈ 981)) b = lebar mercu (cm) = a + b + c + d + e + f + g + h + i

Nilai lebar mercu (b) ditunjukan pada Gambar 2.11 berikut:

Gambar 2.11 Nilai Lebar Mercu Deret Trapesium

a

b

c

d

e

f

g

h

i


commit to user

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Umum Metode penelitian adalah tahap-tahap penelitian yang sistematis runtut dan

berkesinambungan. Metode ini disusun untuk memperoleh hasil yang maksimal

serta untuk menghindari timbulnya kesulitan yang mungkin terjadi pada saat

penelitian (Agustin,2010).

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium. Penelitian ini dilakukan

dengan serangkaian kegiatan pendahuluan, untuk mencapai validitas hasil yang

maksimal. Kemudian, untuk mendapatkan kesimpulan akhir, data hasil penelitian

diolah dan dianalisis dengan kelengkapan studi pustaka.

3.2 Lokasi Penelitian Lokasi penelitian:

Laboratorium Hidrolika, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas

Sebelas Maret.

3.3 Peralatan dan Bahan

Peralatan yang digunakan antara lain:

1) Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan pelimpah air. Flume ditunjukan pada

Gambar 3.1. Flume ini, sebagian besar komponennya terbuat dari akrilik dan

memiliki bagian-bagian penting, yaitu:

a. Saluran air, merupakan tempat untuk meletakkan model pelimpah. Saluran

berupa talang dengan penampang 30x30 cm2 dan panjang 180 cm. Saluran

terbuat dari akrilik sehingga memiliki dinding transparan untuk

mempermudah pengamatan.

21


commit to user

22

b. Hydraulic Bench, bak penampung yang berfungsi menampung air yang

akan dialirkan ke talang maupun yang keluar dari saluran dan menghitung

debit yang digunakan sepanjang percobaan.

c. Pompa air, terletak di Hydraulic Bench, berfungsi untuk memompa air

agar bisa didistribusikan sepanjang talang air.

d. Kran debit, merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya debit

yang keluar dari pompa.

e. Reservoir, merupakan tempat yang berfungsi untuk menampung/

menerima limpahan air dari saluran air.

Gambar 3.1 Flume


commit to user

23

2) Pelimpah

Model dibuat dari akrilik dan kayu. Model pelimpah terdiri dari 2 bagian

seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.4.

a. Bagian atas

Bagian ini bisa dilepas pasang. Pada penelitian pertama dipasang mercu

Ogee, dan penelitian berikutnya diganti dengan mercu modifikasi.Bagian

ini dibuat dari akrilik. Mercu Ogee dimodifikasi menjadi mercu deret

trapesium. Pada penelitian ini mercu deret trapesium terdapat 2 tipe yang

digambarkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.

Gambar 3.2 Mercu Deret Trapesium Tipe 1

Gambar 3.3 Mercu Deret Trapesium Tipe 2

b. Bagian bawah

Bagian utama spillway yang tidak bisa diubah-ubah. Bagian ini dibuat dari

kayu. Tampak atas dan samping mercu Ogee dan mercu modifikasi deret

trapesium dapat dilihat pada Gambar 3.4.


commit to user

24

Gambar 3.4 Spillway Tipe Ogee dan Spillway Tipe Deret Trapesium

3) Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran.

Stopwatch ditampilkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Stopwatch

4) Mistar ukur

Mistar ukur atau meteran digunakan untuk mengukur ketinggian air. Mistar

ukur ditampilkan pada Gambar 3.6.

Bag. Atas Mercu Ogee

Bag. bawah

Bag. Atas Mercu modifikasi

Bag. bawah


commit to user

25

Gambar 3.6Mistar Ukur

Bahan-bahan yang dipakai selama penelitian yaitu:

1) Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih, air yang tidak membawa sedimen.

2) Malam

Sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau

dinding flume dan celah antara balok kayu dengan dinding flume.

3.4 Langkah Penelitian 3.4.1 Persiapan Alat

Persiapan alat dalam penelitian ini sebagai berikut:

1) Membuat flume lengkap dengan kerangka penyangga dan tandon air di hulu

dan hilirnya. Flume mempunyai penampang 30 x 30 cm2 dan panjang 180 cm

2) Membuat model spillway Ogee.

3) Membuat model spillway deret trapesium.

4) Menyetel Hydraulic Bench dan pompa air.

5) Memasang mistar ukur.

6) Memasang model spillway pada tempat yang sudah disediakan dan menutup

celah antara spillway dengan dinding dan dasar saluran, agar tidak bocor.

Persiapan alat tidak hanya diawal, tetapi juga pada setiap pergantian setting

percobaan.


commit to user

26

3.4.2 Pengamatan Dalam Percobaan

a. Pengamatan pada spillway mercu Ogee

Data-data yang dicatat saat penelitian berlangsung, seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.7 adalah sebagai berikut:

1) Debit flume

Debit ini dinaikan dengan perubahan tertentu hmaks (ketebalan air maksimum

yang dapat dicapai oleh kemampuan pompa).

2) Tinggi muka air di hulu crest

Ketebalan air pada ketinggian (H).

3) Tinggi muka air di atas puncak spillway Ogee

Ketebalan air di atas puncak spillway Ogee (H1).

4) Tinggi spillway (P)

Data ini diukur dengan mistar ukur.

Gambar 3.7 Aliran Melalui Spillway Mercu Ogee

Keterangan gambar:

H = Tebal muka air di hulu Spillway Ogee H1 = Tebal muka air di atas puncak Spillway Ogee Q 1,2,dst = Debit air ke- 1, 2, sampai debit yang dihasilkan pada ketebalan air

maksimum yang dapat dicapai pompa P = Tinggi spillway

H1

V


commit to user

27

b. Pengamatan pada spillway mercu deret trapesium

Data-data yang dicatat saat penelitian berlangsung, seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 3.8 adalah sebagai berikut:

1) Debit flume

Debit ini dinaikan dengan perubahan tertentu hmaks (ketebalan air maksimum

yang dapat dicapai oleh kemampuan pompa).

2) Tinggi muka air di hulu crest

Ketebalan air pada ketinggian (H).

3) Tinggi muka air di atas puncak spillway tipe deret trapesium

Ketebalan air di atas puncak spillway deret trapesium (H1).

4) Tinggi spillway (P)

Data ini diukur dengan mistar ukur.

Gambar 3.8 Aliran Melalui Spillway Modifikasi

Keterangan gambar:

H = Tebal muka air di hulu Spillway deret trapesium H1 = Tebal muka air di atas puncak Spillway deret trapesium Q 1,2, dst = Debit air ke- 1, 2, sampai debit yang dihasilkan pada ketebalan air

maksimum yang dapat dicapai pompa P = Tinggi spillway

H1

V


commit to user

28

3.4.2 Pengolahan Data

Data yang telah diperoleh dari pengamatan percobaan dianalisis dengan cara

membandingkan percobaan saat menggunakan spillway mercu Ogee dan setelah

pemasangan spillway mercu deret trapesium tipe 1 dan tipe 2. Pengolahan data

mengacu pada rumus-rumus yang telah dicantumkan pada Bab 2 mengenai

landasan teori.

Bagan alir tahap penelitian ditunjukan pada Gambar 3.10.


commit to user

29

3.5 Diagram Alir Tahapan Penelitian

Mulai

Persiapan alat& bahan Setting flume + pompa air

Memasang spillway mercu Ogee

Aliran pada flume hingga ketebalan (h) = 0,25 cm

Mencatat debit (QOgee)

Ya

Tidak

Memasang spillway mercu tipe deret trapesium tipe 1


Mencatat debit (Qtrap1)

h<h maks

h<h maks (h maks: ketebalan air maksimal yang dapat dicapai oleh

kemampuan pompa)

Tidak

Ya

Tambah aliran h = h + 0,25 cm


A


commit to user

30

Gambar 3.10 Diagram Alir Tahapan Penelitian

Membandingkan QOgee dengan Qtrap1 dan Qtrap2 & CdOgee dengan Cdtrap1 dan Cdtrap2

Selesai

Membandingkan hasil analisis dengan teori yang sudah ada

Hasil dan Kesimpulan

Menghitung koefisien Cd QOgee, Qtrap1 dan Qtrap2

A

Memasang spillway mercu tipe deret trapesium tipe 2


Mencatat debit (Qtrap2)

h<h maks


Tidak

Ya


commit to user

30

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Alat Ukur Debit Alat ukur debit yang digunakan dalam penelitian ini adalah hydraulic bench. Alat

ukur hydraulic bench ini dianggap benar, sehingga tidak perlu adanya kalibrasi.

Hal ini dilakukan karena current meter yang ada tidak dapat digunakan. Current

meter tidak dapat berfungsi karena ketebalan aliran di flume relatif kecil, sehingga

baling-baling current meter tidak dapat berada di bawah permukaan air secara

keseluruhan, dengan kata lain current meter tidak dapat digunakan untuk

mengukur kecepatan dari flume meskipun pada keadaan debit maksimum.

Volume hydraulic bench adalah 10.000 cm3. Dengan mencatat waktu yang

diperlukan hydraulic bench dari keadaan kosong hingga penuh, maka dapat

diketahui besar debit aliran yang ada di flume pada tiap ketebalan air. Caranya

dengan membagi volume (V) dengan lama waktu pengisian (t).

4.2 Debit Terukur pada Tiap Ketebalan Air Ketebalan air di hulu mercu spillway diatur dengan peningkatan ketebalan 0,25

cm. Ketebalan air di atas crest dan waktu pengisian hydraulic bench pada tiap

ketebalan air diukur. Sehingga besaran debit tiap ketebalan air dapat diketahui.

Perlakuan ini diterapkan baik pada penggunaan mercu Ogee maupun penggunaan

mercu deret trapesium.

Sesuai dengan persamaan yang telah dijelaskan pada Bab 2 untuk debit terukur,

maka besaran debit tiap ketebalan air yang melimpah mercu spillway baik yang

berbentuk Ogee maupun deret trapesium dapat dihitung seperti berikut:

30


commit to user

31

a. Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee

Bentuk mercu Ogee ditampilkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Tampak Atas dan Potongan A-A Spillway Ogee

Perhitungan Debit Terukur Mercu Ogee

H2= tinggi di hulu crest = 1,00 cm

V = volume air = 10.000,00 cm3

t2 = lama waktu pengamatan alat ukur = 110,47 dt

Data H2, V, t2 diperoleh dari pengamatan selama percobaan berlangsung

seperti yang digambarkan pada Gambar 4.2.


commit to user

32

Gambar 4.2 Flume dengan Spillway Mercu Ogee ಈ挠实惯棍挠 ಈ挠实 10000110,47

= 90,5223 cm3/dt

Berdasarkan hasil perhitungan, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 1,00 cm adalah

90,5223 cm3/dt. Untuk selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang

melimpah mercu Ogee ditampilkan pada Tabel 4.1 dan grafik hubungan ketebalan

air (H) dengan debit (Q) ditunjukan pada Gambar 4.3.

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Ogee

No. H di hulu crest (cm)

H di atas crest (cm)

Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 0,75 0,50 10.000 587,20 17,03 2 1,00 0,60 10.000 110,40 90,52 3 1,25 0,75 10.000 58,03 172,30 4 1,50 1,00 10.000 43,31 230,89 5 1,75 1,20 10.000 33,44 299,04 6 2,00 1,30 10.000 23,25 430,11 7 2,25 1,40 10.000 16,66 600,24 8 2,50 1,50 10.000 12,75 784,31

H1

V


commit to user

33

Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4.3 dicari

persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan

software curve expert, diperoleh persamaan yang paling tepat, yaitu persamaan

yang menunjukan nilai r mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan

lengkung rational function dengan nilai r = 0,9992.

Gambar 4.3 Hubungan Ketebalan Air dengan Debit Terukur Mercu Ogee

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat hubungan ketebalan air di hulu (H) dan debit

terukur (Q). Simbol segi empat menunjukan nilai debit terukur pada ketebalan air

tertentu. Garis menunjukan debit hasil persamaan lengkung rational function.

Perbandingan nilai debit terukur dengan debit hasil persamaan lengkung rational

function ditunjukan dalam Tabel 4.2.

0

200

400

600

800

1000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Q (c

m3 /d

t)

H (cm)


commit to user

34

Tabel 4.2 Perbandingan Qhb dengan Qpersamaan pada Mercu Ogee


Qhb (cm3/dt)

Qpersamaan

(cm3/dt) Delta (%)

1 0,75 17,03 23,62 +16,21 2 1,00 90,52 86,93 -2,02 3 1,25 172,30 155,09 -5,26 4 1,50 230,89 231,72 +0,18 5 1,75 299,04 321,95 +3,69 6 2,00 430,11 433,80 +0,43 7 2,25 600,24 581,10 -1,62 8 2,50 784,31 790,44 +0,39

b. Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Deret Trapesium

1.) Debit Terukur (Qhb) Mercu Deret Trapesium Tipe 1

Bentuk mercu deret trapesium tipe 1 ditampilkan pada Gambar 4.4 dan

Gambar 4.5.

Gambar 4.4 Tampak Atas Mercu Deret Trapesium Tipe 1


commit to user

35

Gambar 4.5 Tampak Atas dan Potongan A-A Spillway Mercu Deret Trapesium

Tipe 1

Perhitungan Debit Terukur Mercu Deret Trapesium Tipe 1

H1= tinggi di hulu crest = 1,00 cm




seperti yang digambarkan pada Gambar4.6.


commit to user

36

Gambar 4.6 Flume dengan Spillway Deret Trapesium Tipe 1

ಈ囊实惯棍囊

ಈ囊实 1000080,69

= 123,9311 cm3/dt



melimpah mercu deret trapesium ditampilkan pada Tabel 4.3 dan Gambar 4.7.

Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Tipe Deret Trapesium Tipe 1



Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 1,00 0,60 10.000 80,69 123,93 2 1,25 0,75 10.000 23,22 430,66 3 1,50 1,00 10.000 15,81 632,51 4 1,75 1,20 10.000 12,32 811,69 5 2,00 1,30 10.000 9,22 1.084,60

H1

V


commit to user

37

Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan Gambar 4.6 dicari persamaannya

agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan software curve

expert diperoleh persamaan yang paling tepat, yaitu persamaan yang menunjukan

nilai r mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan lengkung Logarithm

function dengan nilai r = 0,9949.


Trapesium Tipe 1



tertentu. Garis menunjukan debit hasil persamaan lengkung Logarithm function

menggunakan software curve expert. Perbandingan nilai debit terukur dengan

debit hasil persamaan lengkung Logarithm function menggunakan software curve

expert ditunjukan dalam Tabel 4.4.

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Q (c

m3/

dt)

H (cm)


commit to user

38

Tabel 4.4 Perbandingan Qhb dengan Qpersamaan pada Mercu Deret Trapesium Tipe 1


Qhb (cm3/dt)

Qpersamaan

(cm3/dt) Delta (%)

1 1,00 123,93 116,85 -2,94 2 1,25 430,66 413,27 -2,06 3 1,50 632,51 655,45 +1,78 4 1,75 811,69 860,22 +2,90 5 2,00 1.084,60 1.037,60 -2,21

2.) Debit Terukur (Qhb) Mercu Deret Trapesium Tipe 2

Bentuk mercu deret trapesium tipe 2 ditampilkan pada Gambar 4.8 dan

Gambar 4.9.

Gambar 4.8 Tampak Atas Mercu Deret Trapesium Tipe 2

Gambar 4.9 Tampak Atas dan Potongan A-A Spillway Mercu Deret Trapesium

Tipe 2


commit to user

39

Perhitungan Debit Terukur Mercu Deret Trapesium Tipe 1

H1= tinggi di hulu crest = 1,00 cm3




seperti yang digambarkan pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Flume Untuk Spillway Deret Trapesium Tipe 2

ಈ囊实惯棍囊

ಈ囊实 1000098,6960

= 101,3212 cm3/dt



melimpah mercu deret trapesium tipe 2 ditampilkan pada Tabel 4.5 dan hubungan

H dengan Q ditunjukan pada Gambar 4.11.

H1

V


commit to user

40

Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Tipe Deret Trapesium Tipe 2



Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 1,00 0,60 10.000 98,70 101,32 2 1,25 0,75 10.000 24,99 400,12 3 1,50 1,00 10.000 16,32 612,67 4 1,75 1,20 10.000 12,76 783,68 5 2,00 1,30 10.000 10,25 975,24

Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan Gambar 4.9 dicari persamaannya

agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan software curve

expert diperoleh persamaan yang paling tepat, yaitu persamaan yang menunjukan

nilai r mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan lengkung Logarithm

function dengan nilai r = 0,9993.


Trapesium Tipe 2



tertentu. Garis menunjukan debit hasil persamaan lengkung Logarithm function.

Perbandingan nilai debit terukur dengan debit hasil persamaan lengkung

Logarithm function ditunjukan dalam Tabel 4.6.

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Q (c

m3/

dt)

H (cm)


commit to user

41

Tabel 4.6 Perbandingan Qhb dengan Qpersamaan pada Mercu Deret Trapesium Tipe 2


Qhb (cm3/dt)

Qpersamaan

(cm3/dt) Delta (%)

1 1,00 101,32 108,89 +3,60 2 1,25 400,12 385,07 -1,92 3 1,50 612,67 610,74 -0,16 4 1,75 783,68 801,53 +1,13 5 2,00 975,24 966,80 -0,43

4.3 Debit pada Tiap Ketebalan Air Sesuai dengan persamaan yang telah dijelaskan pada Bab 2 untuk debit hitung

yang melintas mercu Ogee, maka besaran debit tiap ketebalan air yang melimpah

mercu spillway baik yang berbentuk Ogee maupun berbentuk deret trapesium

dapat dihitung seperti berikut:

a. Perhitungan Koefisien Cd Mercu Ogee

Q2 = debit =90,5223cm3/dt

Cd = koefisien debit (=C0 C1 C2)

C0 = konstanta untuk pelimpasan sempurna (=1,30)

C1 = fungsi p/hd dan H1/hd

P = tinggi tubuh spillway = 15 cm

hd = tinggi air di hulu = 1 cm

H1 = tinggi air di hulu keadaan tenang = 1 cm

C2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu (=1)

g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2

b = lebar mercu = 18 cm

H2 = tinggi air di atas hulu = 1 cm

ಈ挠实23时ꆰm 时瑰时寡挠囊,闹时顺23龟

90,5223 实 23 时ꆰm 时18时1囊,闹时顺23 时981


commit to user

42

ꆰm 实 90,5223挠脑时18时1囊,闹时瞬挠脑时981

ꆰm 实0,29

Cd = C0 C1 C2

0,29 = 1,3 x C1 x 1

C1 = 0,22

Dengan cara yang sama, maka besaran Cd untuk tiap ketebalan air di atas mercu

Ogee ditampilkan pada Tabel 4.7 dan hubungan H dan Cd ditunjukan pada

Gambar 4.12.

Tabel 4.7 Cd Mercu Ogee



b (cm)

g (cm/dt2)

Qhb

(cm3/dt) Cd C1

1 0,75 0,50 18 981 17,03 0,09 0,07 2 1,00 0,60 18 981 90,52 0,29 0,22 3 1,25 0,75 18 981 172,30 0,40 0,31 4 1,50 1,00 18 981 230,89 0,41 0,32 5 1,75 1,20 18 981 299,04 0,42 0,32 6 2,00 1,30 18 981 430,11 0,50 0,38 7 2,25 1,40 18 981 600,24 0,58 0,45 8 2,50 1,50 18 981 784,31 0,65 0,50

Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4.12 dicari


software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat, yaitu persamaan


lengkung Polynomial function 裹实石1,14十2,58果拾1,45果挠十0,28果脑 dengan

nilai r = 0,9909.


commit to user

43

Gambar 4.12 Hubungan Cd dengan H Hulu pada Mercu Ogee

Dari Gambar 4.12 dapat dilihat hubungan ketebalan air di hulu (H) dan koefisien

debit (Cd). Simbol segi empat menunjukan nilai koefisien debit pada ketebalan air

tertentu. Garis menunjukan koefisien debit hasil persamaan lengkung Polynomial

function. Perbandingan nilai koefisien debit dengan koefisien debit hasil

persamaan lengkung Logarithm function ditunjukan dalam Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Perbandingan Cd dengan Cdpersamaan pada Mercu Ogee


Cd (cm3/dt)

Cdpersamaan

(cm3/dt) Delta (%)

1 0,75 0,09 0,10 +5,94 2 1,00 0,29 0,28 -2,36 3 1,25 0,40 0,38 -3,03 4 1,50 0,41 0,43 +2,06 5 1,75 0,42 0,46 +4,04 6 2,00 0,50 0,49 -1,31 7 2,25 0,58 0,55 -2,76 8 2,50 0,65 0,67 +1,29

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Cd

H (cm)


commit to user

44

b. Perhitungan Koefisien Cd Mercu Deret Trapesium

1.) Perhitungan Koefisien Cd Mercu Deret Trapesium Tipe 1

Koefisien Cd mercu deret trapesium dihitung sebagai berikut:

Q1 = debit =123,9311 cm3/dt

Cd = koefisien debit



H1 = tinggi air di hulu crest = 1 cm

ಈ囊实23时ꆰm 时瑰时寡囊,闹时税2龟

123,9311 实 23 时ꆰm 时30时1囊,闹时√2 时981

ꆰm 实 123,9311挠脑时30时1囊,闹时√2 时981

ꆰm 实0,14

Dengan cara yang sama, maka besaran koefisien Cd untuk tiap ketebalan air di

atas mercu Ogee ditampilkan pada Tabel 4.9 dan hubungan H dan Cd yang

ditunjukan pada Gambar 4.13.

Tabel 4.9 Cd Mercu Deret Trapesium Tipe 1



b (cm)

g (cm/dt2)

Qhb

(cm3/dt) Cd

1 1,00 0,75 30 981 123,93 0,14 2 1,25 1,00 30 981 430,66 0,35 3 1,50 1,25 30 981 632,51 0,39 4 1,75 1,50 30 981 811,69 0,40 5 2,00 1,75 30 981 1.084,60 0,43

Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4.11 dicari


software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat, yaitu persamaan


lengkung Gompertz function 裹实0,41硅能乒嵌,潜浅呛嵌,前堑瑟 dengan nilai r = 0,9948.


commit to user

45

Gambar 4.13 Hubungan Cd dengan H Hulu pada Mercu Deret Trapesium Tipe 1



tertentu. Garis menunjukan koefisien debit hasil persamaan lengkung Gompertz


persamaan lengkung Gompertz function ditunjukan dalam Tabel 4.10.

Tabel 4.10 Perbandingan Cd dengan Cdpersamaan pada Mercu Deret Trapesium Tipe

1


Cd (cm3/dt)

Cdpersamaan

(cm3/dt) Delta

% 1 1,00 0,14 0,14 0,00 2 1,25 0,35 0,35 0,00 3 1,50 0,39 0,40 +1,36 4 1,75 0,40 0,41 +1,33 5 2,00 0,43 0,41 -2,07

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Cd

H (cm)


commit to user

46

2.) Perhitungan Koefisien Cd Mercu Deret Trapesium Tipe 2

Adapun perhitungan koefisien Cd mercu deret trapesium dihitung sebagai

berikut:

Q1 = debit = 101,3212 cm3/dt

Cd = koefisien debit



H1 = tinggi air di hulucrest = 1 cm

ಈ囊实23时ꆰm 时瑰时寡囊,闹时税2龟

101,3212 实 23时ꆰm 时30时1囊,闹时√2 时981

ꆰm 实 101,3212挠脑时30时1囊,闹时√2 时981

ꆰm 实0,11

Dengan cara yang sama, maka besaran koefisien Cd untuk tiap ketebalan air di

atas mercu Ogee ditampilkan pada Tabel 4.11 dan hubungan H dan Cd ditunjukan

pada Gambar 4.14.

Tabel 4.11 Cd Mercu Deret Trapesium Tipe 2



b (cm)

g (cm/dt2)

Qhb

(cm3/dt) Cd

1 1,00 0,75 30 981 101,32 0,11 2 1,25 1,00 30 981 400,12 0,32 3 1,50 1,25 30 981 612,67 0,38 4 1,75 1,50 30 981 783,68 0,38 5 2,00 1,75 30 981 975,24 0,39

Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan Gambar 4.12 dicari


software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan


lengkung Gompertz function 裹实0,39硅能乒嵌,欠欠呛嵌,堑钳瑟 dengan nilai r = 0,9995.


commit to user

47

Gambar 4.14 Hubungan Cd dengan H Hulu pada Mercu Deret Trapesium Tipe 2



tertentu. Garis menunjukan koefisien debit hasil persamaan lengkung Gompertz


persamaan lengkung Gompertz function ditunjukan dalam Tabel 4.12.

Tabel 4.12 Perbandingan Cd dengan Cdpersamaan pada Mercu Deret Trapesium Tipe

2


Qhb (cm3/dt)

Qpersamaan

(cm3/dt) Delta

% 1 1,00 0,11 0,11 0,00 2 1,25 0,32 0,32 0,00 3 1,50 0,38 0,38 0,00 4 1,75 0,38 0,39 +0,46 5 2,00 0,39 0,39 0,00

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Cd

H (cm)


commit to user

48

4.4 Pelimpahan Air Mercu Ogee dengan Pelimpahan Air Mercu Deret

Trapesium Tipe 1 dan Tipe 2

Dari percobaan yang telah dilakukan didapat hasil hubungan antara H dengan nilai

Cd antara mercu Ogee dengan mercu deret trapesium tipe 1 dan tipe 2, yang dapat

dilihat pada Tabel 4.13 dan Gambar 4.15. Dan didapat pula hasil hubungan debit

pelimpahan air mercu Ogee dengan debit pelimpahan air mercu deret trapesium

tipe 1 dan debit pelimpahan air mercu deret trapesium tipe 2 pada Tabel 4.14 dan

Gambar 4.16.

Tabel 4.13 Cd Mercu Ogee dengan Cd Mercu Deret Trapesium


Cd Mercu Ogee

Cd MDT Tipe 1

Cd MDT Tipe 2

1 0,75 0,09 - - 2 1,00 0,29 0,14 0,11 3 1,25 0,40 0,35 0,32 4 1,50 0,41 0,39 0,38 5 1,75 0,42 0,40 0,38 6 2,00 0,50 0,43 0,39 7 2,25 0,58 - - 8 2,50 0,65 - -

Gambar 4.15 Perbandingan Cd Mercu Ogee dengan Cd Mercu Deret Trapesium

Tipe 1 dan Cd Mercu Deret Trapesium Tipe 2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Cd

H (cm)

Mercu Ogee

Polyn 'Mercu Ogee'

Mercu Deret Trapesium Tipe 1

Gompertz 'Mercu Deret Trapesium Tipe 2'Mercu Deret Trapesium Tipe 2


commit to user

49

Tabel 4.14 Perbandingan Qhb Mercu Ogee dengan Qhb Mercu Deret Trapesium No. H

(cm)

QhbMercu

Ogee

(cm3/dt)

QhbMDT

Tipe 1

(cm3/dt)

Peningkt.

Tipe 1

(cm3/dt)

Peningkt.

Tipe 1

(%)

QhbMDT

Tipe 2

(cm3/dt)

Peningkt.

Tipe 2

(cm3/dt)

Peningkt.

Tipe 2

(%)

1 0,75 17,03 - - - - -

2 1,00 90,52 123,93 33,41 36,91 101,32 10,80 11,93

3 1,25 172,30 430,66 258,36 149,94 400,12 227,82 132,22

4 1,50 230,89 632,51 401,62 173,94 612,67 381,77 165,35

5 1,75 299,04 811,69 512,65 171,43 783,68 484,63 162,06

6 2,00 430,11 1.084,59 654,49 152,17 975,24 545,14 126,74

7 2,25 600,24 - - - - -

8 2,50 784,31 - - - - -

Gambar 4.16 Perbandingan Qhb Mercu Ogee dengan Qhb Mercu Deret

Trapesium Tipe 1 dan Qhb Mercu Deret Trapesium Tipe 2

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Q (c

m3/

dt)

H (cm)

Mercu Ogee

Rational 'Mercu Ogee'


Polyn 'mercu Deret Trapesium Tipe 1'


Polyn 'Mercu Deret Trapesium Tipe 2'


commit to user

50

Pada Tabel 4.8 dapat diketahui perbedaan debit pelimpah air mercu Ogee dengan

mercu deret trapesium tipe 1 dan tipe 2. Debit minimum mercu Ogee sebesar

17,0299 cm3/dt, terjadi ketika ketebalan air 0,75 cm. Debit maksimum sebesar

784,3137 cm3/dt, terjadi ketika ketebalan air 2,5 cm. Pada ketebalan air 0,75 cm

merupakan debit minimum karena dibawah ketebalan 0,75 cm tidak ada lagi debit

yang terhitung oleh hydraulic bench. Debit maksimum terjadi ketika ketebalan air

2,5 cm dikarenakan pompa air hanya mampu menghasilkan debit maksimal pada

ketebalan 2,5 cm.

Penyebab ini terjadi pula pada mercu deret trapesium tipe 1 dan tipe 2, debit

minimum mercu deret trapesium tipe 1 sebesar 123,9311 cm3/dt, terjadi ketika

ketebalan air 1 cm. Debit minimum mercu deret trapesium tipe 2 sebesar

101,3212 cm3/dt, terjadi ketika ketebalan air 1 cm. Debit maksimum mercu deret

trapesium tipe 1 sebesar 1084,599 cm3/dt terjadi pada ketebalan air 2 cm dan

debit maksimum mercu deret trapesium tipe 1 sebesar 975,2444 cm3/dt terjadi

pada ketebalan air 2 cm.

Debit yang melimpah mercu deret trapesium tipe 1 dibandingkan dengan mercu

Ogee mengalami peningkatan minimum 36,91 % dan 173,94%. Terdapat

peningkatan yang cukup besar antara debit yang melimpah mercu Ogee dengan

debit yang melimpah mercu deret trapesium tipe 1 dan tipe 2. Hal ini disebabkan

karena perbedaan lebar penampang yang dilewati air ketika melimpah. Pada

mercu Ogee lebar penampang 18 cm dan pada mercu deret trapesium 30 cm.

Perbedaan lebar penampang ini mempengaruhi debit yang dihasilkan ketika air

sudah melimpah.

Debit yang dihasilkan mercu deret trapesium mempunyai nilai yang tinggi

dibanding dengan debit yang dihasilkan mercu Ogee. Tetapi kenaikan ini bersifat

relatif, karena pada ketebalan tertentu debit yang dihasilkan mencapai maksimum

dan akan mengalami penurunan saat ketebalan tertentu.


commit to user

51

Ini dijadikan kajian baru untuk mengetahui model mercu lain agar didapat

peningkatan kapasitas debit yang dihasilkan air setelah melimpah spillway.

Keadaan ini adalah keadaan yang diharapkan, karena dengan besarnya debit yang

dihasilkan maka keadaan waduk akan aman dan tampungan kapasitas air waduk

juga tetap. Peningkatan kenaikan air waduk terjadi sekecil mungkin dan

konstruksi pelimpah pun aman.

4.5 Analisis Reservoir Routing Reservoir Routing adalah proses untuk memperhitungkan aliran keluar (outflow

hidrograph) dari sebuah reservoir, berdasarkan aliran masuk (inflow hidrograph)

dan karakteristik aliran keluar melalui bangunan pelimpah. Reservoir Routing

dilakukan untuk mengetahui waktu (t) yang digunakan pelimpah untuk

melewatkan air menuju hilirnya. Berikut adalah langkah-langkah menghitung

outflow hydrograph:

1. Perhitungan outflow hydrograph mercu Ogee

Perhitungan reservoir routing menggunakan asumsi penampang dengan lebar

200x200 cm3, dengan lebar mercu Ogee 30 cm.

Perhitungan storage outflow function:

H2 = 0,25 cm

Q2 = ꆰ聘时挠脑瞬挠脑龟时瑰时寡囊,闹

= 1,3 时挠脑瞬挠脑龟时30时0,25囊,闹

= 8,31 cm3/dt

S2 = 200 x 200 x 0,25

= 10.000,00 cm3

(2s/∆t)+Q = (2 x 10000/30) + 8,31

= 674,97 cm3/dt


commit to user

52

Dengan cara yang sama, maka besaran (2s/∆t)+Q untuk tiap ketebalan air di atas

mercu Ogee ditampilkan pada Tabel 4.15.

Tabel 4.15 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Ogee

No Ketebalan air di hulu crest Discharge Storage (2s/∆t)+Q

H Q S (cm) (cm3/dt) (cm3) (cm3/dt)

1 0,00 0,00 0 0 2 0,25 8,31 10.000 674,97 3 0,50 23,50 20.000 690,16 4 0,75 43,17 30.000 1.043,17 5 1,00 66,46 40.000 1.399,79 6 1,25 92,88 50.000 1.759,54 7 1,50 122,09 60.000 2.122,09 8 1,75 153,85 70.000 2.487,18 9 2,00 187,97 80.000 2.854,64 10 2,25 224,29 90.000 3.224,29 11 2,50 262,69 100.000 3.596,03 12 2,75 303,07 110.000 3.969,73 13 3,00 345,32 120.000 4.345,32 14 3,25 389,37 130.000 4.722,71 15 3,50 435,15 140.000 5.101,82 16 3,75 482,60 150.000 5.482,60 17 4,00 531,66 160.000 5.864,99 18 4,25 582,27 170.000 6.248,94 19 4,50 634,39 180.000 6.634,39 20 4,75 687,99 190.000 7.021,32 21 5,00 743,01 200.000 7.409,68

Grafik yang menggambarkan hubungan nilai H dengan besaran (2s/∆t)+Q pada

mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 4.17.


commit to user

53

Gambar 4.17 Nilai H terhadap (2s/∆t)+Q Mercu Ogee

Perhitungan nilai outflow:

Kolom (1) = time indeks j (dt)

Kolom (2) = time (dt)

Kolom (3) = inflow (cm3/dt)

Contoh perhitungan:

Data dari Tabel 4.15

S2 = 10.000 cm3/dt

t = 30 dt

I = 㧘潜迫

I = 333,33 cm3/dt

Kolom (4) = Ij+Ij+1 (komulatif dari inflow) (cm3/dt) Contoh perhitungan:

I2 = 333,33 cm3/dt

I3 = 666,67 cm3/dt

Ij+Ij+1 = 333,33 + 666,67

= 1.000 cm3/dt

Kolom (6) = jumlah dari kolom (4) dengan nilai kolom (5) Contoh perhitungan:

(4)3 = 333,33 cm3/dt

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

(2s/

∆t)

*+ Q

(c

m3 /d

t)

H (cm)


commit to user

54

(5)1 = 0 cm3/dt

(6) = 333,33+ 0

= 333,33 cm3/dt

Kolom (7) = Outflow (cm3/dt) Contoh Perhitungan:


Q1 = 8,31 cm3/dt

Q2 = 23,50 cm3/dt

((2s/∆t)+Q)1 = 674,97 cm3/dt

((2s/∆t)+Q)2 = 690,16 cm3/dt

Data dari Kolom (6)3 = 333,33 cm3/dt

Data dari Kolom (5)2 = 0 cm3/dt

Outflow = 8,31十纵挠脑,闹挠石馁,脑囊邹纵嗈dt,囊嗈石嗈呢恼,d呢邹纵333,33石0邹 = 4,10 cm3/dt

Kolom (5) = 挠㧘鳃∆迫石ಈ凭 cm3/dt

Contoh Perhitungan:



挠㧘鳃∆迫石ಈ凭 = 333,33 – (2 x 4,10)

= 325,13 cm3/dt

Dengan cara yang sama maka besaran Outflow mercu Ogee ditampilkan pada

Tabel 4.16.


commit to user

55

Tabel 4.16 Outflow Mercu Ogee

time time inflow Ij+Ij+1 2管凭∆棍石ಈ凭

2管凭嫩囊∆棍十ಈ凭嫩囊 Outflow indeks

j (I)

(dt) (menit) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1 0,00 0,00 0,00 0,00 2 0,50 333,33 333,33 325,13 333,33 4,10 3 1,00 666,67 1.000,00 1.208,21 1.325,13 58,46 4 1,50 1.000,00 1.666,67 2.584,42 2.874,88 145,23 5 2,00 1.333,33 2.333,33 4.325,31 4.917,76 296,22 6 2,50 1.666,67 3.000,00 6.322,08 7.325,31 501,61 7 3,00 2.000,00 3.666,67 8.476,83 9.988,75 755,96 8 3,50 2.333,33 4.333,33 10.706,40 12.810,16 1.051,88 9 4,00 2.666,67 5.000,00 12.943,84 15.706,40 1.381,28 10 4,50 3.000,00 5.666,67 15.138,13 18.610,50 1.736,19 11 5,00 3.333,33 6.333,33 17.252,84 21.471,46 2.109,31 12 5,50 3.000,00 6.333,33 18.741,51 23.586,17 2.422,33 13 6,00 2.666,67 5.666,67 19.203,45 24.408,18 2.602,36 14 6,50 2.333,33 5.000,00 18.876,73 24.203,45 2.663,36 15 7,00 2.000,00 4.333,33 17.966,34 23.210,06 2.621,86 16 7,50 1.666,67 3.666,67 16.643,01 21.633,01 2.495,00 17 8,00 1.333,33 3.000,00 15.044,61 19.643,01 2.299,20 18 8,50 1.000,00 2.333,33 13.279,25 17.377,94 2.049,35 19 9,00 666,67 1.666,67 11.429,22 14.945,92 1.758,35 20 9,50 333,33 1.000,00 9.555,13 12.429,22 1.437,04 21 10,00 0,00 333,33 7.700,04 9.888,46 1.094,21 22 10,50 0,00 6.129,95 7.700,04 785,04 23 11,00 5.024,34 6.129,95 552,81 24 11,50 5.024,34 380,35 25 12,00 0,00


commit to user

56

Grafik yang menggambarkan hubungan nilai t dengan debit pada mercu Ogee

ditunjukan pada Gambar 4.18.

Gambar 4.18 Nilai t terhadap Debit Mercu Ogee

Dari Gambar 4.18 dapat dilihat simbol segi empat menunjukan nilai inflow dan

simbol segitiga menunjukan nilai outflow. Grafik menggambarkan perbedaan

nilai dari inflow dan outflow pada mercu Ogee. Inflow masuk reservoir akan

menyebar ke seluruh luasan permukaan reservoir, penyebaran ini memerlukan

waktu untuk sampai lokasi mercu Ogee. Waktu yang dibutuhkan mercu Ogee

untuk melimpahkan air ke hilir mercu mencapai 12 menit. Setelah didapat

outflow, berikut hasil data inflow komulatif dan outflow komulatif mercu Ogee

ditampilkan pada Tabel 4.17.

-500.00

0.00

500.00

1,000.00

1,500.00

2,000.00

2,500.00

3,000.00

3,500.00

4,000.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

debi

t (cm

3 /dt)

t (min)

inflow

outflow


commit to user

57

Tabel 4.17 Hasil Inflow Komulatif dan Outflow Komulatif pada Mercu Ogee No. Time

(menit) Inflow komulatif

(cm3/dt) Outflow komulatif

(cm3/dt) 1 0,00 0,00 0,00 2 0,50 333,33 4,10 3 1,00 1.000,00 62,56 4 1,50 2.000,00 207,79 5 2,00 3.333,33 504,01 6 2,50 5.000,00 1.005,63 7 3,00 7.000,00 1.761,59 8 3,50 9.333,33 2.813,47 9 4,00 12.000,00 4.194,75 10 4,50 15.000,00 5.930,94 11 5,00 18.333,33 8.040,25 12 5,50 21.333,33 10.462,58 13 6,00 24.000,00 13.064,94 14 6,50 26.333,33 15.728,30 15 7,00 28.333,33 18.350,16 16 7,50 30.000,00 20.845,16 17 8,00 31.333,33 23.144,36 18 8,50 32.333,33 25.193,71 19 9,00 33.000,00 26.952,06 20 9,50 33.333,33 28.389,10 21 10,00 33.333,33 29.483,31

Grafik yang menggambarkan hubungan inflow komulatif dan outflow komulatif

pada mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 4.19.


commit to user

58

Gambar 4.19 Nilai t terhadap Inflow Komulatif dan Outflow Komulatif Mercu Ogee

Dari Gambar 4.19 dapat dilihat simbol segi empat menunjukan nilai inflow

komulatif dan simbol segitiga menunjukan outflow komulatif mercu Ogee. Saat

air melimpah melewati mercu Ogee, didapat outflow yang mempunyai nilai lebih

rendah, hal ini dilakukan agar tidak terjadi banjir pada hilir.

2. Perhitungan outflow hydrograph mercu deret trapesium tipe 1


200x200 cm3, dengan lebar mercu deret trapesium tipe 1 sebesar 30 cm.


H2 = 0,25 cm

Q1 = ꆰ聘时挠脑税2龟时瑰时寡囊,闹

= 0,01时挠脑税2龟时30时0,25囊,闹

= 0,30 cm3/dt

S1 = 200 x 200 x 0,25

= 10.000,00 cm3

-5,000.00

0.00

5,000.00

10,000.00

15,000.00

20,000.00

25,000.00

30,000.00

35,000.00

40,000.00

0.00 5.00 10.00 15.00

debi

t(cm

3 /dt)

t (min)

inflow komulatif

outflow komulatif


commit to user

59

(2s/∆t)+Q = (2 x 10000/10) + 0,3

= 666,97 cm3/dt

Dengan cara yang sama maka besaran (2s/∆t)+Q untuk tiap ketebalan air di atas


Tabel 4.18 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Deret Trapesium Tipe 1

No Ketebalan air di hulu Discharge Storage (2s/∆t)+Q


1 0,00 0,00 0 0 2 0,25 0,30 10.000 666,97 3 0,50 2,82 20.000 669,48 4 0,75 8,80 30.000 1.008,80 5 1,00 12,40 40.000 1.345,73 6 1,25 43,31 50.000 1.709,98 7 1,50 63,44 60.000 2.063,44 8 1,75 81,99 70.000 2.415,33 9 2,00 107,69 80.000 2.774,36 10 2,25 158,68 90.000 3.158,68 11 2,50 207,90 100.000 3.541,23 12 2,75 265,29 110.000 3.931,96 13 3,00 331,26 120.000 4.331,26 14 3,25 406,20 130.000 4.739,54 15 3,50 490,49 140.000 5.157,16 16 3,75 584,48 150.000 5.584,48 17 4,00 688,52 160.000 6.021,85 18 4,25 802,94 170.000 6.469,60 19 4,50 928,07 180.000 6.928,07 20 4,75 1.064,22 190.000 7.397,55 21 5,00 1.211,70 200.000 7.878,36


mercu deret trapesium tipe 1 ditunjukan pada Gambar 4.20.


commit to user

60

Gambar 4.20 Nilai H terhadap Besaran (2s/∆t)+Q Mercu Deret Trapesium Tipe 1





Contoh perhitungan:


S2 = 10.000 cm3/dt

t = 30 dt

I = 㧘潜迫

I = 333,33 cm3/dt


I2 = 0 cm3/dt

I3 = 333,33 cm3/dt

Ij+Ij+1 = 0 + 333,33

= 333,33 cm3/dt

Kolom (6) = jumlah dari kolom (4) dengan nilai kolom (5) Contoh perhitungan:

(4)2 = 333,33 cm3/dt

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

(2s/

∆t)

*+ Q

(c

m3 /d

t)

H (cm)


commit to user

61

(5)1 = 0 cm3/dt

(6) = 333,33+ 0

= 333,33 cm3/dt



Q2 = 0,30 cm3/dt

Q3 = 2,82 cm3/dt

((2s/∆t)+Q)2 = 666,97 cm3/dt

((2s/∆t)+Q)3 = 669,48 cm3/dt



Outflow = 0,30十纵挠,馁挠能t,脑t邹纵嗈嗈d,恼馁能嗈嗈嗈,d呢邹纵333,33石0邹 = 0,15 cm3/dt


Contoh Perhitungan:



挠㧘鳃∆迫石ಈ凭 = 333,33 – (2 x 0,15)

= 333,03 cm3/dt

Dengan cara yang sama maka besaran Outflow mercu deret trapesium tipe 1



commit to user

62

Tabel 4.19 Outflow Mercu Deret Trapesium Tipe 1

time time inflow Ij+Ij+1 2管凭∆棍石ಈ凭 2管凭嫩囊∆棍十ಈ凭嫩囊 Outflow

indeks j (I)

(dt) (menit) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1 0,00 0,00 0,00 0,00 2 0,50 333,33 333,33 333,03 333,33 0,15 3 1,00 666,67 1.000,00 1.278,11 1.333,03 27,46 4 1,50 1.000,00 1.666,67 2.858,92 2.944,78 42,93 5 2,00 1.333,33 2.333,33 5.085,34 5.192,26 53,46 6 2,50 1.666,67 3.000,00 6.916,55 8.085,34 584,40 7 3,00 2.000,00 3.666,67 9.485,96 10.583,21 548,63 8 3,50 2.333,33 4.333,33 12.452,76 13.819,29 683,27 9 4,00 2.666,67 5.000,00 15.136,26 17.452,76 1.158,25 10 4,50 3.000,00 5.666,67 15.803,48 20.802,93 2.499,73 11 5,00 3.333,33 6.333,33 16.936,06 22.136,81 2.600,38 12 5,50 3.000,00 6.333,33 17.058,11 23.269,39 3.105,64 13 6,00 2.666,67 5.666,67 15.984,44 22.724,78 3.370,17 14 6,50 2.333,33 5.000,00 14.208,28 20.984,44 3.388,08 15 7,00 2.000,00 4.333,33 12.158,01 18.541,62 3.191,80 16 7,50 1.666,67 3.666,67 10.151,10 15.824,68 2.836,79 17 8,00 1.333,33 3.000,00 8.382,39 13.151,10 2.384,35 18 8,50 1.000,00 2.333,33 6.939,71 10.715,73 1.888,01 19 9,00 666,67 1.666,67 5.834,11 8.606,37 1.386,13 20 9,50 333,33 1.000,00 5.032,47 6.834,11 900,82 21 10,00 0,00 333,33 4.483,77 5.365,81 441,02 22 10,50 0,00 4.253,95 4.483,77 114,91 23 11,00 4.304,32 4.253,95 -25,19 24 11,50 4.304,32 -79,46 25 12,00 0,00


commit to user

63

Grafik yang menggambarkan hubungan nilai t dengan debit mercu deret trapesium

tipe 1 ditunjukan pada Gambar 4.21.

Gambar 4.21 Nilai t terhadap Debit Mercu Deret Trapesium Tipe 1





waktu untuk sampai lokasi mercu deret trapesium tipe 1. Waktu yang dibutuhkan

mercu deret trapesium tipe 1 untuk melimpahkan air ke hilir mercu mencapai 10,5

menit. Setelah didapat outflow, berikut hasil data inflow komulatif dan outflow

komulatif mercu deret trapesium tipe 1 ditampilkan pada Tabel 4.20.

-500.00

0.00

500.00

1,000.00

1,500.00

2,000.00

2,500.00

3,000.00

3,500.00

4,000.00

0.00 5.00 10.00 15.00

debi

t (cm

3 /dt)

t (min)

inflow

outflow


commit to user

64


Trapesium Tipe 1

No. Time (dt)

Inflow komulatif (cm3/dt)

Outflow komulatif (cm3/dt)

1 0,00 0,00 0,00 2 0,50 333,33 0,15 3 1,00 1.000,00 27,61 4 1,50 2.000,00 70,54 5 2,00 3.333,33 124,00 6 2,50 5.000,00 708,39 7 3,00 7.000,00 1.257,02 8 3,50 9.333,33 1.940,29 9 4,00 12.000,00 3.098,53 10 4,50 15.000,00 5.598,26 11 5,00 18.333,33 8.198,64 12 5,50 21.333,33 11.304,28 13 6,00 24.000,00 14.674,45 14 6,50 26.333,33 18.062,53 15 7,00 28.333,33 21.254,33 16 7,50 30.000,00 24.091,12 17 8,00 31.333,33 26.475,47 18 8,50 32.333,33 28.363,48 19 9,00 33.000,00 29.749,61 20 9,50 33.333,33 30.650,43 21 10,00 33.333,33 31.091,45


pada mercu deret trapesium tipe 1 ditunjukan pada Gambar 4.22.


commit to user

65


Deret Trapesium Tipe 1


komulatif dan simbol segitiga menunjukan outflow komulatif mercu deret

trapesium tipe 1. Saat air melimpah melewati mercu deret trapesium tipe 1,

didapat outflow yang mempunyai nilai lebih rendah, hal ini dilakukan agar tidak

terjadi banjir pada hilir.

3. Perhitungan outflow hydrograph mercu deret trapesium tipe 2


200x200 cm3, dengan lebar mercu deret trapesium tipe 2 sebesar 30 cm.


H2 = 0,25 cm

Q1 = ꆰ聘时挠脑税2龟时瑰时寡囊,闹

= 0,014时挠脑税2龟时30时0,25囊,闹

= 0,35 cm3/dt

S1 = 200 x 200 x 0,25

= 10.000,00 cm3

-5,000.00

0.00

5,000.00

10,000.00

15,000.00

20,000.00

25,000.00

30,000.00

35,000.00

40,000.00

0.00 5.00 10.00 15.00

debi

t (cm

3 /dt)

t (menit)

inflow komulatif

outflow komulatif


commit to user

66

(2s/∆t)+Q = (2 x 10000/30) + 0,35

= 667,02 cm3/dt

Dengan cara yang sama maka besaran (2s/∆t)+Q untuk tiap ketebalan air di atas


Tabel 4.21 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Deret Trapesium Tipe 2

No Ketebalan air di hulu crest Discharge Storage (2s/∆t)+Q


1 0,00 0,00 0 0 2 0,25 0,35 10.000 667,02 3 0,50 2,13 20.000 668,80 4 0,75 7,48 30.000 1.007,48 5 1,00 9,74 40.000 1.343,07 6 1,25 39,60 50.000 1.706,26 7 1,50 61,81 60.000 2.061,81 8 1,75 77,89 70.000 2.411,23 9 2,00 97,67 80.000 2.764,34 10 2,25 150,02 90.000 3.150,02 11 2,50 197,40 100.000 3.530,73 12 2,75 252,77 110.000 3.919,44 13 3,00 316,54 120.000 4.316,54 14 3,25 389,08 130.000 4.722,42 15 3,50 470,78 140.000 5.137,44 16 3,75 561,97 150.000 5.561,97 17 4,00 663,02 160.000 5.996,35 18 4,25 774,23 170.000 6.440,90 19 4,50 895,95 180.000 6.895,95 20 4,75 1.028,47 190.000 7.361,80 21 5,00 1.172,10 200.000 7.838,77


mercu deret trapesium tipe 2 ditunjukan pada Gambar 4.23.


commit to user

67

Gambar 4.23 Nilai H terhadap Besaran (2s/∆t)+Q Mercu Deret Trapesium Tipe 2





Contoh perhitungan:


S2 = 10.000 cm3/dt

t = 30 dt

I = 㧘潜迫

I = 333,33 cm3/dt


I2 = 0 cm3/dt

I3 = 333,33 cm3/dt

Ij+Ij+1 = 0 + 333,33

= 333,33 cm3/dt

Kolom (6) = jumlah dari kolom (4) dengan nilai kolom (5)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

(2s/

∆t)

*+ Q

(c

m3/

dt)

H (cm)


commit to user

68

Contoh perhitungan:

(4)2 = 333,33 cm3/dt

(5)1 = 0 cm3/dt

(6) = 333,33+ 0

= 333,33 cm3/dt



Q2 = 0,35 cm3/dt

Q3 = 2,13 cm3/dt

((2s/∆t)+Q)2 = 667,02 cm3/dt

((2s/∆t)+Q)3 = 668,80 cm3/dt



Outflow = 0,35十纵挠,囊脑能t,脑闹邹纵嗈嗈馁,馁t能嗈嗈呢,t挠邹纵333,33石0邹 = 0,18 cm3/dt


Contoh Perhitungan:



挠㧘鳃∆迫石ಈ凭 = 333,33 – (2 x 0,18)

= 332,98 cm3/dt

Dengan cara yang sama maka besaran Outflow mercu deret trapesium tipe 2



commit to user

69

Tabel 4.22 Outflow Mercu Deret Trapesium Tipe 2

time time inflow Ij+Ij+1 2管凭∆棍石ಈ凭 2管凭嫩囊∆棍十ಈ凭嫩囊 Outflow

indeks j (I) (dt) (dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (cm3/dt) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1 0,00 0,00

0,00

0,00

2 0,50 333,33 333,33 332,98 333,33 0,18 3 1,00 666,67 1.000,00 1.216,06 1.332,98 58,46 4 1,50 1.000,00 1.666,67 2.808,55 2.882,73 37,09 5 2,00 1.333,33 2.333,33 5.071,17 5.141,89 35,36 6 2,50 1.666,67 3.000,00 6.945,45 8.071,17 562,86 7 3,00 2.000,00 3.666,67 9.420,03 10.612,11 596,04 8 3,50 2.333,33 4.333,33 12.553,64 13.753,37 599,87 9 4,00 2.666,67 5.000,00 15.701,54 17.553,64 926,05 10 4,50 3.000,00 5.666,67 16.123,06 21.368,21 2.622,58 11 5,00 3.333,33 6.333,33 17.350,56 22.456,39 2.552,91 12 5,50 3.000,00 6.333,33 17.547,24 23.683,90 3.068,33 13 6,00 2.666,67 5.666,67 16.511,74 23.213,90 3.351,08 14 6,50 2.333,33 5.000,00 14.731,86 21.511,74 3.389,94 15 7,00 2.000,00 4.333,33 12.640,61 19.065,19 3.212,29 16 7,50 1.666,67 3.666,67 10.566,78 16.307,27 2.870,25 17 8,00 1.333,33 3.000,00 8.718,77 13.566,78 2.424,00 18 8,50 1.000,00 2.333,33 7.196,38 11.052,11 1.927,86 19 9,00 666,67 1.666,67 6.018,85 8.863,04 1.422,10 20 9,50 333,33 1.000,00 5.157,03 7.018,85 930,91 21 10,00 0,00 333,33 4.560,54 5.490,36 464,91 22 10,50

0,00 4.297,71 4.560,54 131,41

23 11,00

4.330,35 4.297,71 -16,32 24 11,50

4.330,35 -75,51

25 12,00

0,00


commit to user

70

Grafik yang menggambarkan hubungan nilai t terhadap debit mercu deret

trapesium tipe 2 ditunjukan pada Gambar 4.24.

Gambar 4.24 Nilai t terhadap Debit Mercu Deret Trapesium Tipe 2





waktu untuk sampai lokasi mercu deret trapesium tipe 2. Waktu yang dibutuhkan

mercu deret trapesium tipe 2 untuk melimpahkan air ke hilir mercu mencapai 10,5

menit. Setelah didapat outflow, berikut hasil data inflow komulatif dan outflow

komulatif mercu deret trapesium tipe 2 ditampilkan pada Tabel 4.23.

-500.00

0.00

500.00

1,000.00

1,500.00

2,000.00

2,500.00

3,000.00

3,500.00

4,000.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

debi

t (cm

3 /dt)

t (menit)

inflow

outflow


commit to user

71


Trapesium Tipe 2

No. Time (dt)

Inflow komulatif (cm3/dt)

Outflow komulatif (cm3/dt)

1 0,00 0,00 0,00 2 0,50 333,33 0,18 3 1,00 1.000,00 58,64 4 1,50 2.000,00 95,72 5 2,00 3.333,33 131,08 6 2,50 5.000,00 693,94 7 3,00 7.000,00 1.289,98 8 3,50 9.333,33 1.889,85 9 4,00 12.000,00 2.815,89 10 4,50 15.000,00 5.438,47 11 5,00 18.333,33 7.991,39 12 5,50 21.333,33 11.059,71 13 6,00 24.000,00 14.410,80 14 6,50 26.333,33 17.800,74 15 7,00 28.333,33 21.013,03 16 7,50 30.000,00 23.883,28 17 8,00 31.333,33 26.307,28 18 8,50 32.333,33 28.235,14 19 9,00 33.000,00 29.657,24 20 9,50 33.333,33 30.588,15 21 10,00 33.333,33 31.053,06


pada mercu deret trapesium tipe 2 ditunjukan pada Gambar 4.25.


commit to user

72


Deret Trapesium Tipe 2


komulatif dan simbol segitiga menunjukan outflow komulatif mercu deret

trapesium tipe 2. Saat air melimpah melewati mercu deret trapesium tipe 2,

didapat outflow yang mempunyai nilai lebih rendah, hal ini dilakukan agar tidak

terjadi banjir pada hilir.

-5,000.00

0.00

5,000.00

10,000.00

15,000.00

20,000.00

25,000.00

30,000.00

35,000.00

40,000.00

0.00 5.00 10.00 15.00

debi

t (cm

3 /dt)

t (menit)

inflow komulatif

outflow komulatif


commit to user

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. a. Nilai Cd dan debit yang dihasilkan mercu Ogee berbanding lurus dengan

ketebalan air di hulu crest. Semakin besar ketebalan air di hulu crest,

semakin besar pula nilai Cd dan debit yang dihasilkan mercu Ogee.

b. Variasi debit yang diperoleh pada ketebalan air 0,75 cm, 1,00 cm, sampai

ketebalan maksimal 2,50 cm pada mercu Ogee berturut-turut 17,03 cm3/dt,

90,52 cm3/dt, 172,30 cm3/dt, 230,89 cm3/dt, 299,04 cm3/dt, 430,11 cm3/dt

600,24 cm3/dt, 784,31 cm3/dt, menghasilkan nilai Cd antara lain 0,09;

0,29; 0,40; 0,41; 0,42; 0,50; 0,58; dan 0,65.

2. Mercu deret trapesium memiliki kapasitas peningkatan debit sebesar

36,91% hingga 173,94%. Hal ini membuktikan keberhasilan dari

penggunaan mercu deret trapesium untuk meningkatkan kapasitas

spillway. Peningkatan debit ini bersifat relatif.

5.2 Saran Saran untuk studi selanjutnya adalah perlu menambah kapasitas pompa pada

flume. Hal ini berfungsi untuk: 1. Mendapat variasi ketebalan air yang lebih banyak, sehingga data yang

diperoleh lebih banyak.

2. Bisa mengadakan kalibrasi alat, sehingga dapat mengetahui kebenaran data

yang diambil dari hydroulic bench.

73


commit to user

58

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. a. Nilai Cd dan debit yang dihasilkan mercu Ogee berbanding lurus dengan

ketebalan air di hulu crest. Semakin besar ketebalan air di hulu crest,

semakin besar pula nilai Cd dan debit yang dihasilkan mercu Ogee.

b. Variasi debit yang diperoleh pada ketebalan air 0,75 cm, 1,00 cm, sampai

ketebalan maksimal 2,50 cm pada mercu Ogee berturut-turut 17,03 cm3/dt,

90,52 cm3/dt, 172,30 cm3/dt, 230,89 cm3/dt, 299,04 cm3/dt, 430,11 cm3/dt

600,24 cm3/dt, 784,31 cm3/dt, menghasilkan nilai Cd antara lain 0,09;

0,29; 0,40; 0,41; 0,42; 0,50; 0,58; dan 0,65.

2. Mercu deret trapesium tipe 1 memiliki kapasitas peningkatan debit sebesar

36,91% hingga 173,94%. Mercu deret trapesium tipe 2 memiliki kapasitas

peningkatan debit sebesar 11,93% hingga 165,35%. Hal ini membuktikan

keberhasilan dari penggunaan mercu deret trapesium untuk meningkatkan

kapasitas spillway. Peningkatan debit ini bersifat relatif.

5.2 Saran Saran untuk studi selanjutnya adalah perlu menambah kapasitas pompa pada

flume. Hal ini berfungsi untuk: 3. Mendapat variasi ketebalan air yang lebih banyak, sehingga data yang

diperoleh lebih banyak.

4. Bisa mengadakan kalibrasi alat, sehingga dapat mengetahui kebenaran data

yang diambil dari hydroulic bench.

73

Documents

HALAMAN PERSETUJUAN PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY · Atas nikmat yang selalu Kau beri. Karya kecil ini kupersembahkan kepada: Ibu’ Bapak Ibu Sri Mulyani & Bapak Prayitno Bapak