BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Fenomena hidrolika saluran terbuka tidak hanya dapat dipahami dari pemberian materi kuliah tatap muka saja. Seringkali dalam penyajian secara teoritis sulit dimengerti oleh para mahasiswa. Hal ini wajar sekali mengingat sifat-sifat hidrolik pada masalah tertentu terutama aliran pada suatu bangunan sulit digambarkan secara jelas. Oleh sebab itu, untuk membantu para mahasiswa memahami sebagian dari masalah tersebut perlu diadakan kegiatan yang berupa : Praktikum Hidrolika Saluran Terbuka . 1.2. Lingkup Percobaan Dalam kegiatan praktikum ini percobaan dibatasi pada pengujian dua jenis bangunan air di dalam saluran terbuka, yaitu : a. b. Pintu tegak ( Sluice Gate ) Bendung ambang lebar ( Broad Crested Weir ) Pemilihan kedua jenis bangunan tersebut didasarkan pada penerapan di lapangan yang sering kita jumpai, khususnya digunakan sebagai bangunan pengontrol aliran di saluran terbuka. Materi yang diperagakan dalam percobaan untuk Sluice Gate meliputi : a. b. c. Penurunan energi spesifik dan kedalaman kritis Debit aliran yang melalui Sluice Gate Loncatan hidrolik Sedangkan untuk Broad Crested Weir adalah untuk mempelajari sifat-sifat aliran yang melaluinya.

1

1.3. Tujuan dan Kegunaan Tujuan diadakannya kegiatan praktikum dengan materi diatas adalah untuk mengenalkan dan menambah wawasan para mahasiswa dalam kaitannya dengan materi kuliah yang diberikan. Kegunaannya adalah untuk lebih mempertajam pengetahuan para mahasiswa dalam mempelajari masalah hidrolik. 1.4. Aturan yang digunakan a. Praktikum ini dikerjakan oleh mahasiswa secara kelompok dibawah bimbingan atau pengarahan dari seorang asisten yang diambil dari anggota Kelompok Dosen Keahlian Hidroteknik di Jurusan Pengairan dan Kelompok dosen Keahlian Keairan di Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. b. c. d. e. f. Batas waktu penyelesaian laporan untuk setiap kelompok adalah 1 (satu) bulan setelah tanggal pelaksanaan praktikum. Apabila dalam batas waktu tersebut laporan belum selesai dan disetujui oleh asisten, maka kelompok yang bersangkutan dinyatakan gugur. Laporan dibuat dalam kertas ukuran A4, diketik dengan jarak 1.5 spasi dan dijilid dengan sampul yang dapat diperoleh di Laboratorium Hidrolika Dasar. Laporan asli dikumpulkan di Laboratorium Hidrolika Dasar, sedangkan sebagai arsip setiap anggota kelompok berupa fotocopynya. Pada saat berlangsungnya praktikum, setiap kelompok akan didampingi oleh operator laboran dan asisten. Bila asisten tidak hadir, maka pelaksanaan praktikum ditunda. g. Setiap anggota kelompok harus hadir dan mengikuti praktikum sampai selesai. Apabila diketahui melanggar hal tersebut, maka anggota kelompok yang bersangkutan dinyatakan gugur.

2

1.5. Isi Laporan Dalam laporan, isi yang disajikan meliputi bagian-bagian seperti berikut : I. Pelaksanaan Percobaan (Judul Materi percobaan) 1.1 Teori dasar 1.2 Peralatan yang digunakan 1.3 Cara kerja Tabulasi data percobaan II. Hasil dan pembahasan 2.1 Perhitungan 2.3 Pembahasan III. Kesimpulan Daftar pustaka

3

BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN PERCOBAAN I : SLUICE GATE 2.1 PERCOBAAN A : PENURUNAN ENERGI SPESIFIK DAN KEDALAMAN KRITIS 2.1.1. Dasar Teori Secara umum, persamaan yang menyatakan energi spesifik dalam suatu aliran terbuka adalah : E= y + Dimana : E = energi spesifik (m) y = kedalaman air (m) u = kecepatan aliran (m/dt) g = percepatan gravitasi (9,81 m/dt2) Pada kondisi aliran tidak seragam (non uniform flow) nilai E dapat bertambah atau berkurang. Dalam hal ini kecepatan rerata u = Q/A, dimana Q = debit aliran (m3/dt) dan A = luas penampang basah (m2). Sehingga untuk nilai E pada setiap penampang dapat dinyatakan dengan : E= y +Q2 ..(A.2) 2 gA 2u2 ...(A.1) 2g

Untuk saluran dengan penampang segi empat dengan lebar dasar b, maka A = b.y dan debit persatuan lebar q = Q/b, sehingga persamaan (A.2) menjadi : E= y +Q2 2 gb 2 y 2 = y + q2 (A.3) 2 gy 2

4

Pada kondisi kedalaman kritis yc (critical depth) nilai E adalah minimum (dE/dY = 0), sehingga persamaan (A.3) menjadi :dE g2 = 0 1 = 0, dY qy 3

atau dapat dinyatakan g2 = g.y..........(A.4) Dari persamaan (A.3) dan (A.4), diperoleh : E min = yc +3

( gy c ) ( 2 gy c )2

=

3 y c ...(A.5) 2

Pada kondisi kedalaman kritis (yc) dan kecepatan kritis (uc), maka : q = uc . yc . 1 = uc . yc..(A.6) Dari persamaan (A.4) dan (A.6), diperoleh :U y q2 = c c ....(A.7) y = g g32

Atau dapat dinyatakan dengan :

Uc ( g. yc)1 2

= 1 ..(A.8)

Persamaan (A.8) merupakan pernyataan dari bilangan Froude (F), yang mana nilai F=1 merupakan kondisi E min atau kedalaman aliran adalah kritis. Kriteria untuk menentukan kondisi aliran adalah sebagai berikut : F=1 F>1 F Cc . Yg , dalam hal ini Cc = koefisien kontraksi dan Yg = tinggi bukaan pintu. a. Pengaliran bebas : Q = Cd . b . Yg dengan : Q b = debit yang melalui pintu (m3/dt) = percepatan gravitasi (m/dt) Cd = koefisien debit Yg = tinggi bukaan pintu (m) Y0 = tinggi muka air dihulu (m) Cc = koefisien kontraksi = 0,61 b. Pengaliran Tenggelam : Q = Cd . b . Yg2g ( y 0 Y1 )2g ( y 0 C c . Yg )

2.2.1. Teori Dasar

(B.1)

..(B.2)

Dalam hal ini Y1 adalah ke dalam air di hilir pintu. Menurut Henry H.R, keragaman nilai Cd dengan Yg/Y0 adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Hubungan Yg/Yo dengan Cd 7

Yg/Yo Cd

0,000 0,610

0,105 0,600

0,100 0,600

0,200 0,605

0,300 0,605

0,400 0,607

0,500 0,620

0,600 0,640

0,700 0,660

Keragaman nilai Cc dengan Yg/Yo menurut T.Brooke Benjamin adalah sebagai berikut : Tabel 3. Hasil Nilai Yg/Yo dan Cc Yg/Yo Cc 0,000 0,611 0,100 0,606 0,200 0,602 0,30 0 0,60 0 0,400 0,598 0,500 0,598

v0 2g

Garis Head Total

H0 atau V0 Q Y0

E0

V1 2 2g

H1 atau E1

YgY1

Gambar 2. Penampang Aliran 2.2.2. Peralatan Yang digunakan a. Saluran terbuka b. Meteran taraf c. Tabung pilot d. pintu tegak (Sluice Gate) 2.2.3. Cara Kerja a. Siapkan peralatan dan pastikan posisi saluran terbuka horizontal dan posisi pintu tegak lurus dasar saluran. b. Aturlah tinggi bukaan pintu (Yg)= ..mm dari dasar saluran sebagai tinggi bukaan awal percobaan.

8

c. Nyalakan motor listrik dan kemudian buka katub pemasukan agar air mengalir dalam saluran. d. Aturlah tinggi muka air di hulu pintu (Yo)= ..mm, dan pastikan dalam keadaan konstan. e. Pada ketinggian Yo dalam butir (d), ukur dan catat Q,Y1 dan Ho. f. Naikkan tinggi bukaan pintu (Yg) sampai mencapai ketinggian maksimum=..mm dengan setiap interval kenaikkan = mm. Dalam hal ini ketinggian Y nilainya dipertahankan seperti dalam butir (d). g. Setiap kali mengadakan perubahan tinggi bukaan pintu (Yg), ukur dan catat Q, Y1, dan Ho. h. Ulangi prosedur diatas dengan aliran yang konstan, tetapi dengan Yo bervariasi (minimum 3 variasi). 2.2.4. Tabulasi Data dan Hasil Hitungan Tabel 4. Contoh Tabulasi Data Hasil Perhitungan No Yg Yo Y1 Q Ao A1 Uo U1 Ho H1

a. Hitung nilai Cd untuk setiap nilai Q. b. Gambar grafik antara Cd dengan Yg/Yo untuk Yo tetap dan Yg/Yo untuk Q yang tetap. 2.2.5. Arahan Pembahasan dan Kesimpulan. a. Jelaskan apa pengaruh dari nilai Yg dan Q terhadap Cd ? b. Parameter apa yang paling berpengaruh terhadap nilai Cd ? c. Bandingkan nilai Cd hasil percobaan dengan penelitian Henry H.R ! d. Apakah nilai Cc selalu konstan 0,61 ?

9

2.3

PERCOBAAN C : LONCATAN HIDROLIK Dalam percobaan Sluice Gate ini pengaliran diatur sampai dihasilkan kondisi aliran berubah secara cepat (rapid flow). Dengan demikian, pada bagian hilir pintu terbentuk loncatan air. Perbandingan kehilangan tinggi ( H ) dengan kedalaman sebelum loncatan (Yg) dirumuskan seperti berikut : Yb 1 Y H g .(C.1) = Yg 4Yb Yg

2.3.1. Teori Dasar

Dalam hal ini Yb adalah kedalaman air setelah loncatan hidrolik. Gaya aliran pada suatu penampang dalam saluran terbuka dirumuskan seperti berikut : F= Dengan : F b y : gaya aliran (N ) : rapat massa air ( Kg /m ) : lebar saluran ( m ) : kedalaman aliran ( m )gby 22

+

Q 2 by

.(C.2)

Q : debit aliran ( m/dt ) g : percepatan gravitasi ( m/dt ) 2.3.2. Peralatan Yang Digunakan a. Saluran terbuka b. Meteran taraf c. Tabung pitot d. Pintu tegak ( sluice gate ) 2.3.3. Cara kerja a. Siapkan peralatan dan pastikan posisi saluran terbuka horisontal dan posisi pintu tegak lurus dasar saluran.

10

b. Nyalakan motor listrik dan kemudian buka katub pemasukkan agar air mengalir dalam saluran. c. Aturlah tinggi muka air di hulu pintu ( Yo ) = .. mm dengan ( Yg ) = ..mm, dan pastikan dalam kondisi konstan. d. Aturlah tinggi bukaan pintu ( Yg ) sampai membentuk loncatan hidrolik di tengahtengah antara pintu dan tail gate. e. Ukur dan catat nilai Y1,Y2, H1, H2, dan Q. f. Ulangi prosedur di atas dengan Yo dan Yg bervariasi ( minimum 5 variasi ). Perhatikan pada loncatan kecil, air tidak bergolak tetapi membentuk gelombang tegak yang mulus ( loncatan tidak bergelombang ). 2.3.4. Tabulasi Data dan Hasil Perhitungan Tabel 5. Contoh Tabulasi Data Hasil Perhitungan No Yg Yo Y1 Y3 Q A1 A3 U1 U3 H1 H3 H / Y1

a. Hitung gaya aliran pada kedua sisi loncatan ( Fa dan Fb ) b. Hitung U1 dan gambar grafik hubungan antara U12/g . Y1 dan Y3/Y1. c. Hitung H/Y1 dan gambar grafik hubungan antara H/Y1 dan Y3/Y1. d. Hitung Yc dan ujilah apakah Y1 Cc.Yg maka pada kondisi aliran Bebas Bila Y1 < Cc.Yg maka pada kondisi aliran Tenggelam

Dimana : Jika kondisi Aliran Tenggelam maka :Cd = b Yg 2 g Y0 Y1 Q

[ (

)]

0,5

Dan Jika kondisi Aliran Bebas maka :

Cd =

Q 0,5 b Yg [ 2 g ( Y0 Cc Yg ) ]

36

ii.

Perhitungan nilai Cd dan Debit

Tabel 28. Perhitungan Nilai Cd Dengan Yo Tetap Dan Q Berubah

Q No 1 2 3 4 (m3/dt) [1] 0,001 0,001 0,002 0,001

Yg (m) [2] 0,015 0,019 0,023 0,027

Yo (m) [3] 0,115 0,115 0,115 0,115

Y1 (m) [4]0,007 0,004 0,018 0,025

Yg/Yo [5] 0,130 0,165 0,200 0,235

Cc [6] 0,605 0,603 0,602 0,601

Cc*Yg [7] 0,009 0,011 0,014 0,016

Pengaliran [8] Tenggelam Bebas Bebas Bebas

Cd [9]0,543 0,569 0,640 0,485

Tabel 29. Hubungan Antara Yg/Yo dengan Cd

No 1 2 3 4

Yg/Yo 0,130 0,165 0,200 0,235

Cd0,543 0,569 0,640 0,485

Grafik 9. Hubungan Antara Yg/Yo dengan Cd dengan Yo Berubah dan Q Tetap

37

Dari perhitungan debit di atas kita dapat menghitung data-data sebagai berikut : Perhitungan kecepatan Kecepatan aliran dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : V = 3,992 h0,488 ho = Tinggi rata-rata pada tabung pitot h1 = Tinggi rata-rata pada tabung pitotTabel 30. Perhitungan Kecepatan Aliran

ho No Bawah 1 2 3 4 0,005 0,003 0,002 0,003 (m) Atas 0,002 0,001 0,001 0,002 Bawah 0,100 0,102 0,065 0,080

h1 (m) Atas 0,110 0,108 0,080 0,083

Vo (m/dt)

V1 (m/dt)

0,253 0,192 0,167 0,214

1,329 1,329 1,109 1,174

Perhitungan energi spesifik dan kedalaman kritis Rumus yang digunakan adalah : V2 E 0 = Y0 + 0 2gV12 2g Keterangan : E1 = Y1 +

E V Yo Y1 Vo V1 Q

= Energi Spesifik = Kecepatan Aliran (cm/dt) = Kedalaman Air sebelum Pintu Air ( cm) = Kedalaman Airsesudah Pintu Air (cm) = Kecepatan Aliran sebelum melalui Sluice Gate = Kecepatan Aliran setelah melalui Sluice Gate = Debit

38

Tabel 31. Perhitungan Energi Spesifik Dan Kedalaman Kritis dengan Yo Tetap Yg No (m) [1] 1 2 3 4 0,015 0,019 0,023 0,027 (m) [2] 0,11 5 0,11 0 0,10 5 0,10 0 (m) [3] 0,00 7 0,00 4 0,01 8 0,02 5 (m3/dt) (m/dt) [4] [5] 0,001 0,001 0,002 0,001 0,253 0,192 0,167 0,214 Yo Y1 Q Vo V1 (m/dt ) [6] 1,329 1,329 1,109 1,174 Vo2/2g (m) [7] 0,003 0,002 0,001 0,002 V12/2g (m) [8] 0,090 0,090 0,063 0,070 Eo (m) [9] 0,118 0,112 0,106 0,102 E1 (m) [10]0,097 0,094 0,081 0,095

Tabel 32. Perhitungan Nilai Yc dan Emin Q No. 1 2 3 4 (m /dt) [1] 0,001 0,001 0,002 0,0013

b (m) [2] 0,078 0,078 0,078 0,078

g

q2

Yc (m) [5] 0,024 0,029 0,035 0,031

Emin (m) [6] 0,036 0,043 0,052 0,047

(m/dt^2) (m /dt) [3] [4] 9,810 0,012 9,810 0,015 9,810 0,020 9,810 0,017

39

3.2.2 Pembahasan dan Kesimpulan 3.2.2.1 Pembahasan 1. Penjelasan dari grafik hubungan antara Yg/Yo terhadap nilai Cd. Untuk Yo tetap a) Nilai Cd akan semakin kecil jika nilai Q semakin besar b) Dengan nilai Yo tetap, maka jika Yg besar, nilai Cd semakin kecil sebaliknya jika nilai Yg kecil maka nilai Cd semakin besar. Untuk Q tetap antara Yg/Yo dengan Cd diatas didapatkan pola yang hampir sama, hal ini disebabkan karena variasi Yg yang sama baik untuk Yo tetap dan Q tetap. 2. Parameter yang paling berpengaruh terhadap nilai Cd, antara lain : Tinggi bukaan pintu (Yg) Ketinggian muka air dihulu (Yo) Debit aliran (Q) a. Untuk pengaliran bebas : Cd =b Yg 2 g( Yo Cc .Yg ) Q

a) Nilai Cd akan semakin besar jika nilai Yo semakin kecil. Pada kedua hubungan

Hal ini sesuai dengan rumus Cd, yaitu :

b. Untuk pengaliran tenggelam : Cd = Keterangan : Q = Debit yang melalui pintu ( cm/dt ) Cd = Koefisien debit b = Lebar saluran ( 7,8 cm ) g = Percepatan gravitasi ( 981 cm/dt ) Yg = Tinggi bukaan pintu ( cm ) Yo = Tinggi muka air di hulu ( cm ) Cc = Koefisien kontraksib Yg 2 g ( Yo .Y1 ) Q

40

Dari rumus tersebut diatas dapat diketahui bahwa dengan berubahnya nilai Yo dan Yg akan berpengaruh pada nilai Y1 dan secara langsung akan berpengaruh pada nilai Q yang pada akhirnya mempengaruhi nilai Cd. Jika nilai Q besar, maka nilai Cd akan besar dan sebaliknya jika nilai Q kecil, nilai Cd pun akan kecil. d. Perbandingan nilai Cd hasil perhitungan dengan penelitian Henry H.R Nilai Cc dihitung berdasarkan pada tabel keseragaman nilai Cc dengan Yg/Yo menurut T. Brooke Benjamin. Dari percobaan tersebut diatas ternyata nilai Cd hasil perhitungan dengan nilai Cd Henry sedikit berbeda. Hal ini kemungkinan disebabkan karena : e. Faktor ketelitian. Faktor kesabaran sewaktu melakukan percobaan. Faktor keterbatasan waktu. Penyebab nilai Cc tidak selalu konstan = 0,61 , yaitu :

Karena nilai Cc tidak tergantung pada nilai Yg (tinggi bukaan pintu) dan Yo (tinggi muka air dihulu). Nilai Cc di hitung berdasarkan pada tabel keseragaman nilai Cc dengan Yg/Yo menurut T. Brooke Benjamin . 3.2.2.2. 1. 2. Kesimpulan Nilai Yo dan Q memberikan pengaruh terhadapa nilai Cd. Parameter yang paling berpengaruh terhadap nilai Cd : Tinggi bukaan pintu (Yg) Ketinggian muka air dihulu (Yo) Debit aliran (Q)

Adapun kesimpulan yang diperoleh adalah sebagai berikut :

3.

Nilai Cc tidak selalu konstan, melainkan bervariasi.

41

PERCOBAAN C : LONCATAN HIDROLIK 3.3.1 Data Percobaan dan Perhitungan Data

Tabel 32. Data yang Diperoleh No 1 2 3 4Tabel 33. Jarak Loncatan

Yg (m) 0,015 0,019 0,023 0,027

Yo (m) 0,115 0,110 0,105 0,100

Y1 (m) 0,007 0,004 0,018 0,025

Y3 (m) 0,042 0,049 0,054 0,059

No 1 2 3 4 a.

Jarak loncatan (cm) 450-476 420-480 400-423 400-427

Ya (m) 0,009 0,011 0,012 0,019

Yb (m) 0,050 0,054 0,053 0,061

Debit Aliran & Kecepatan Aliran5

Debit aliran dapat dihitung dengan alat ukur Thomson

Q = k .h 2Q h k = = = Debit air pada alat ukur Thomson ( m3/det ) Tinggi air (m) Koefisien debit ( m0,5/dt )0.004 12 h + 0.167 8.4 + 0.09 h D B 2

= 1.3533 +

D

=

Tinggi dari dasar saluran ke titik terendah dari mercu (m)

B

= Lebar alat ukur Thomson bagian hulu

Kecepatan aliran dapat di hitung dengan rumus:

42

Vo V1

=

3.992*(ho0.488) 3.992*(h10.488)

=

ho = Tinggi rata-rata pada tabung pitot h1 = Tinggi rata-rata pada tabung pitot Tabel 34. Tabel Perhitungan Debit h (m) 0.029 0.034 0.039 0.044 k 1.492 1.471 1.456 1.444 Q (m^3/dt) 0.00021 0.00031 0.00044 0.00059

Tabel 35. Perhitungan Kecepatan Aliran h1 No 1 2 3 4 Bawah 0.113 0.066 0.060 0.036 (m) Atas 0.141 0.074 0.017 0.006 Bawah 0.001 0.060 0.008 0.005 h3 (m) Atas 0.003 0.064 0.007 0.005 V1 (m/dt) 1.458 1.090 0.815 0.606 V3 (m/dt) 0.192 1.028 0.367 0.301

b.

Perhitungan gaya aliran pada kedua sisi loncatan ( Fa dan Fb )

Rumus yang di gunakan : 43

F =

1 Q2 y. A + 2 g. A

Fa =

1 2

y

a

.A +

Q2 g. A

Fb = Keterangan : F

1 2

y

b

.A +

Q2 g. A

= gaya aliran

Fa = gaya aliran yang terjadi pada section A Fb = gaya aliran yang terjadi pada section B b y Q g = lebar saluran ( cm ) = kedalaman air ( cm ) = debit aliran ( cm3/dt ) = percepatan gravitasi ( cm/dt2 )

A = Luas Saluran (cm2 )

Tabel 36. Perhitungan Gaya Aliran No 1 2 3 4 c. H Q (m3/dt) [1] 0,0002 0,0003 0,0004 0,0006 Ya (m) [2] 0,0090 0,0105 0,0120 0,0185 Fa (dyne) [3] 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 Yb (m) [4] 0,0500 0,0535 0,0530 0,0612 Fb (dyne) [5] 0,0010 0,0011 0,0011 0,0015 Yb/Ya [6] 5,5556 5,0952 4,4167 3,3081

Perhitungan kehilangan tinggi. =Y+ V2/2g

Rumus yang digunakan : H1 = Y1+ V12/2g H3 = Y3+ V32/2g H = H3 H1 Dengan : H = tinggi garis energi ( cm ) 44

Y V g H1

= kedalaman air ( cm ) = kecepatan ( cm ) = percepatan gravitasi ( 981 cm/dt2 ) = Y1 + V12/2g = 0,0070 + 0,10839 = 0,1154 cm

Contoh perhitungan :

H3

= Y3 + V32/2g = 0,0420 + 0,00189 = 0,0439 cm

H

= H3 H1 = 0,0439 0,1154 = -0,0715

Tabel 37. Perhitungan H No 1 2 3 4 Yg (m) [1] 0,015 0,019 0,023 0,027 Yb (m) [2] 0,050 0,054 0,053 0,061 Y1 (m) [3]0,007 0,004 0,018 0,025

Y3 (m) [4]0,042 0,049 0,054 0,059

Y3/Y1 [5]6,000 12,250 3,000 2,340

H (m) [6]-0,072 0,038 0,009 0,019

Hubungan antara H/Y dan Y3/Y1

Rumus yang di gunakan: H H1 H3 =Y+ V2/2g = Y1+ V12/2g = Y3+ V32/2g

H/Y = (H3 H1)/Y

Tabel 38. Hubungan antara H/Y dan Y3/Y1 No Yg (m) [1] Yb (m) [2] Y1 (m) [3] Y3 (m) [4] Y3/Y1 [5] H (m) [6] H/Y1 [7] 45

1 2 3 4

0,015 0,019 0,023 0,027

0,050 0,054 0,053 0,061

0,007 0,004 0,018 0,025

0,042 0,049 0,054 0,059

6,000 12,250 3,000 2,340

-0,072 0,038 0,009 0,019

-10,215 9,558 0,502 0,776

Tabel 39. Hubungan Antara H/Y1 dan Y3/Y1 H-0,072 0,038 0,009 0,019

H/Y1-10,215 9,558 0,502 0,776

Y3/Y16,000 12,250 3,000 2,340

15,00 10,00 5,00 AH/Y1 0,00 0,00 -5,00 -10,00 -15,00 Y3/Y1 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00

Grafik 10. Hubungan Antara H/Y1 dan Y3/Y1 d. Perhitungan Loncatan Hidrolis dan Yc.1

Rumus yang di gunakan :q2 Yc = g 3

Di mana q =Q/b

Contoh perhitungan : Yc = ((0,00021)2/9,81)1/3 = 0,0091 cm

46

Tabel 40. Perhitungan Loncatan Hidrolis Yg No (m) [1] 0,01 5 0,01 9 0,02 3 0,02 7 Yo (m) [2] 0,115 0,110 0,105 0,100 Y1 (m) [3]0,007 0,004 0,018 0,025

Y3 (m) [4]0,042 0,049 0,054 0,059

Q (m) [5] 0,000 0,000 0,000 0,001

V1 (m/dt ) [6] 1,458 1,090 0,815 0,606

V3 (m/dt ) [7] 0,192 1,028 0,367 0,301

V12/2g V32/2g (m) [8] 0,108 0,061 0,034 0,019 (m) [9] 0,002 0,054 0,007 0,005

H1 (m) [10]0,115 0,065 0,052 0,044

H3 (m) [11]0,044 0,103 0,061 0,063

1 2 3 4

Tabel 41. Hubungan Antara V12/(gY1) dengan Y3/Y1 V1 (m/dt) 1,458 1,090 0,815 0,606 V12/(gY1) (m) 30,969 30,302 3,757 1,497 Y3/Y1

6,000 12,250 3,000 2,340

35,000 30,000 (v1^2)/(g*Y1) 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

Y3/Y1

Grafik 11. Hubungan Antara V1 /(gY1) dengan Y3/Y1 Tabel 42. Perhitungan Yc

2

47

No 1 2 3 4

Q (m3/dt) 0.00021 0.00031 0.00044 0.00059

b (m) 0.078 0.078 0.078 0.078

Y1 (m) 0.0070 0.0040 0.0180 0.0250

Yc (m) 0.0091 0.0118 0.0147 0.0179

Y3 (m) 0.0420 0.0490 0.0540 0.0585

Hidrolic Jump Terjadi Loncatan Hidrolik Terjadi Loncatan Hidrolik Terjadi Loncatan Hidrolik Terjadi Loncatan Hidrolik

Berdasarkan data diatas maka : Y1 < Yc < Y3 0,007 < 0,0091 < 0,0420

e.

Perhitungan energi spesifik Contoh perhitungan : Ec = (V1/(2g)) + (H/Yc)= 0.1084 7,8188 = -7,7104 m

Tabel 43. Perhitungan nilai Ec Q No 1 2 3 4 (m3/dt) [1] 0,0002 0,0003 0,0004 0,0006 Y1 (m) [2]0,0070 0,0040 0,0180 0,0250

b (m) [3] 0,0780 0,0780 0,0780 0,0780

q (m2/dt) [4] 0,0027 0,0040 0,0056 0,0075

Yc (m) [5] 0,009 1 0,011 8 0,014 7 0,017 9

H [6]0,0715 0,0382 0,0090 0,0194

H/Yc [7] 7,8188 3,2367 0,6130 1,0819

V1 (m/dt) [8] 1,4583 1,0904 0,8145 0,6059

V12/2g (m) [9] 0,1084 0,0606 0,0338 0,0187

Ec [10] -7,7104 3,2973 0,6468 1,1006

Tabel 44. Hubungan Antara Ec dengan H/Yc 48

No 1 2 3 4

Ec -7.7104 3.2973 0.6468 1.1006

H/Yc -7.8188 3.2367 0.6130 1.0819

4,00 2,00 0,00 -2,00 0,00 -2,00 -4,00 -6,00 -8,00 Ec -10,00

Ah/Yc

-10,00

-8,00

-6,00

-4,00

2,00

4,00

Grafik 12. Hubungan Antara Ec dan H/Yc f. perhitungan nilai Emin contoh perhitungan : Emin = 1,5 Yc = 1,5 (0,00915) = 0,0137 m Tabel 45. Perhitungan Emin Q No. 1 2 3 4 3.3.2 (m /dt) [1] 0.0002 0.0003 0.0004 0.00063

b (m) [2] 0.078 0.078 0.078 0.078

G (m/dt^2) [3] 9.81 9.81 9.81 9.81

q (m /dt) [4] 0.0027 0.0040 0.0056 0.00752

Yc (m) [5] 0.00915 0.01181 0.01474 0.01793

Emin (m) [6] 0.0137 0.0177 0.0221 0.0269

Pembahasan dan Kesimpulan

49

3.3.2.1 Pembahasan Gaya aliran pada kedua sisi loncatan (Fa dan Fb) tidak selalu sama akibat adanya kontraksi aliran pada kedua sisi loncatan yang berubah ubah. Kontraksi aliran dipengaruhi oleh tinggi muka air masing-masing sisi yang besarnya selalu berubah. Semakin besar nilai Ya maka semakin besar pula nilai Fa, begitu pula dengan Yb dan Fb. Energi spesifik menunjukkan kehilangan yang berbanding lurus dengan H/Yc. Hal ini dapat kita lihat dari tabel perbandingan H/Yc dan energi spesifik. Dari tabel terlihat baha semakin kecil harga H/Yc maka kecil harga energi spesifik. Begitu pula sebaliknya. Penggunaan loncatan hidrolik yang terpenting adalah untuk peredam energi dibawah pelimpah, waduk, pintu air, dan lain-lain. Hal ini untuk menghindari konstruksi agar aman terhadap bahaya gerusan air di hilir saluran. Selain itu juga untuk menaikkan muka air di hilir agar kebutuhan tinggi tekan pengaliran dalam saluran tersedia. Dan yang terakhir adalah untuk menembah muatan air pada lantai lindung (apron). Energi berpindah melalui pusaran-pusaran air di permukaan aliran dimana energi tersebut akan direndam menjadi panas melalui pusaran-pusaran kecil yang selanjutnya udara naik karena pecahnya sejumlah gelombang ke permukaan. Udara ini diangkut kehilir dan terlepas dalam bentuk gelembung-gelembung udara yang disebabkan oleh gaya apung.

3.3.2.2 Kesimpulan Loncatan Hidrolis adalah suatu cairan yang mengalir dengan lintasan yang tiba-tiba turbulen dari tahap yang rendah di bawah kedalaman kritis sampai dengan tahap yang tinggi di atas kedalaman kritis selama kecepatan aliran beribah dari super kritis ke subkritis. Tinggi loncatan merupakan perbedaan antara kedalaman sesudah loncatan dengan kedalaman sebelum loncatan. H = Y3 Y1 Secara teoritis dapat dikatakan bahwa loncatan hidrolik pada saluran terjadi jika bilangan froude (F), kedalaman aliran (Y1) dan kedalaman aliran (Y3) memenuhi persamaan: 50

Y3 = 0,5 ( 1 + Y1

( 1 +8 Fr )

2

Maka didapatkan nilai bilangan F pada kedalaman kritis. Loncatan hidrolis terjadi pada aliran super kritis dimana terdapat perubahan kedalaman yang mendadak terhadap kedalaman selanjutnya ( antara Y1 dan Y3 ) Dalam perhitungan kedalaman muka air relatif dan perhitungan panjang loncatan hidrolik diperoleh hasil dimana nilai pengamatan dengan nilai yang diperoleh dengan menggunakan rumus mempunyai perbedaan yang tidak terlalu besar. Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa gaya aliran pada kedua sisi loncatan tidak sama karena adanya kontraksi aliran yang berbeda-beda. Aplikasi 1. Dalam peredam energi di bawah pelimpah, waduk ,pintu air, dll sehingga penggerusan di hilir saluran dapat dihindari. 2. Untuk kenaikan muka air di hilir menyebabkan kebutuhan tinggi pengaliran dalam saluran. 3. Untuk menambah muatan air pada lantai pelindung ( apron ) Khusus untuk saluran persegi panjangYc = Q2 1 q2 x = g B 2 . Yc 2 g . Yc 23 1

Yc =

q 2 g

Jadi keadaan kritis pada aliran di dalam saluran terbuka menunjukkan keadaan dimana saluran mengalirkan debit tertentu dengan energi minimum dan dengan gaya minimum. Atau mengalirkan debit maksimum yang memungkinkan dengan suatu energi atau gaya tertentu. Energi spesifik untuk penampang segi empat adalah :E =Y + o V2 q2 =Y + o 2.g 2g Y o2

Dalam keadaan kritis ( dari persamaan 1 dan persamaan 2), maka :E =Y + c q2 2.g . Y c2

=Y + c

Y 3 c 3 = Y c 2 2 2.Y c

Sehingga kedalaman kritis adalah 2/3 dari energi spesifik.

51

Ada dua kemungkinan kedalaman yang dikenal sebagai kedalaman alternatif (alternate depths) untuk setiap E. Kedalaman tertentu dari aliran ditentukan oleh kemiringan dan kekasaran saluran tersebut. Titik energi spesifik minimum (titik kritis) jatuh pada garis Yo=2/3E. Keadaan aliran dengan kedalaman lebih besar dari lambat atau subkritis dan dengan kedalaman lebih kecil dari cepat atau super kritis.2 E (2Yc) adalah 3

2 E . Keadaan ini adalah 3

52

PERCOBAAN II BROAD-CRESTED WEIR

BROAD CRESTED WEIR

53

PERCOBAAN:

MEMPELAJARI

SIFAT-SIFAT

PENGALIRAN

DI

ATAS

BENDUNG AMBANG LEBAR ( BROAD- CRESTED WEIR ) Pada kondisi aliran di hilir broad crested weir tidak mengalami obstruction, hal ini menunjukkan bahwa kondisi aliran di atas weir adalah maksimum. Dalam kondisi demikian aliran kritis terjadi di atas weir, sehingga dapat dipakai sebagai dasar mengukur energi spesifik. Bila kecepatan di hulu weir kecil , maka nilai tinggi kecepatan ( U2/ 2g ) dapat diabaikan dan energi spesifik di atas weir adalah E H. Dengan memperhatikan persamaan ( A.4 ) dalam percobaan A, maka untuk broad crested weir di dalam saluran dengan penampang segi empat , berlaku : q = g 2 .y c Atau Q = bg Dengan : Q = debit yang melalui weir ( m3/dt ) b = lebar weir (m ) H = tinggi air di atas weir ( m ) Cd = koefisien debitL1 2

1

3

2

2E = g 2 3 1

3

2

2H 2 .(2.1) g 2 3 1

3

2H 3

3

2

1,705 .b.H

3

2

.(2.2)

Vc 2 2g

Yu Y0

H Yc

h

Gambar 7. Penampang Aliran

3.3.

Data Hasil Percobaan dan Perhitungan Data

54

Tabel 46. Data Hasil Percobaan H Yu No (m) (m) 1 0,103 0,103 2 0,117 0,117 3 0,122 0,123 4 0,127 0,128 5 0,132 0,133 3.4.1 Perhitungan Data

Yc (m) 0,000 0,012 0,015 0,018 0,020

L (m) 0,000 0,221 0,226 0,270 0,285

Debit aliran dapat dihitung dengan alat ukur Thomson5

Q = k .h 2

Q = Debit air pada alat ukur Thomson ( m3/det ) h k = Tinggi air (m) = Koefisien debit ( m0,5/dt )= 1.3533 + 0.004 12 h + 0.167 8.4 + 0.09 h B D 2

=1.53077 D = Tinggi dari dasar saluran ke titik terendah dari mercu (m) B = Lebar alat ukur Thomson bagian hulu

Tabel 47. Nilai Q dengan Alat Ukur Thomson Q No 1 2 3 4 5 (m3/dt) 0.0044 0.0053 0.0057 0.0060 0.0064

Q = Cd * (b * H )

3 2

Cd =

Q (b * H )3 2

55

Keterangan: Q = Debit aliran (cm 2 / dt ) Cd = koefisien debit H = Ketinggian di atas weir (cm) b = Lebar penampang (7.8cm) L = Panjang penampang (cm) Tabel 48. Perhitungan Cd Q No 1 2 3 4 5 (m3/dt) [1] 0,004 0,005 0,006 0,006 0,006 Yu (m) [2] 0,103 0,117 0,123 0,128 0,133 L (m) [3] 0,000 0,221 0,226 0,270 0,285 H (m) [4] 0,103 0,117 0,122 0,127 0,132 H3/2 (m) [5] 0,033 0,040 0,043 0,045 0,048 b (m) [6] 0,078 0,078 0,078 0,078 0,078 Cd [7] 1,705 1,705 1,705 1,705 1,705 H/L [8] 0,529 0,540 0,470 0,463

0 4 ,1 0 0 2 ,1 0 0 0 ,1 0 0 8 ,0 0 H 0 6 ,0 0 0 4 ,0 0 0 2 ,0 0 0 0 ,0 0 0 0 ,0 0 0 0 ,0 2 0 0 ,0 4 Q 0 0 ,0 6 0 0 ,0 8

Grafik 13. Hubungan Antara Q dan H

56

10,000

Cd

1,000 0,004 0,005 0,006 Q 0,006 0,006

Grafik 14. Hubungan Antara Q dan Cd

10,000

Cd 1,000 0,103 0,117 0,122 H 0,127 0,132

Grafik 15. Hubungan Antara H dan Cd

57

3.4.2. Pembahasan dan Kesimpulan 3.4.2.1 Pembahasan Terjadinya aliran kritis di atas crested weir dapat dijadikan dasar untuk mengukur energi spesifik. Bila kecepatan di hulu weir kecil maka energi spesifik di atas weir ( E ) = H, karena V2/2g kecil sehingga diabaikan. Rumus pengakiran di atas weir adalah Q=Cd.b.h2/3 harga Cd dipengaruhi oleh Q (debit) tinggi air di atas weir ( H ). Pada percobaan untuk nilai Q yang semakin besar H semakin besar pula Cd. Nilai panjang pengempangan ( L ) juga berpengaruh pada nilai Cd. Hal ini karena panjang L semakin kecil H sehingga berpengaruh pada nilai Cd. 3.4.2.2. Kesimpulan Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan ini sebagai berikut. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Nilai Cd selalu bervariasi untuk setiap nilai Q. Panjang pengempangan (L) berpengaruh terhadap nilai CD Nilai Cd selalu bervariasi untuk setiap nilai Q. Panjang pengempangan (L) berpengaruh terhadap nilai CD. Semakin tinggi ketinggian air diatas weir (H), semakin besar pula debit yang melalui weir (Q). Semakin besar koefisien debit (Cd), semakin besar pula debit yang melalui weir (Q). Semakin besar ketinggian air diatas weir (H), semakin besar pula koefisien debitnya (Cd). APLIKASI Broad crested weir/ambang lebar di lapangan di gunakan sebagai alat ukur debit pada saluran irigasi. Bangunan ini biasanya ditempatkan di awal saluran primer, pada titik cabang saluran besar, dan tepat di hilir pintu sorong pada titik masuk petak tersier. Agar pengukuran debit teliti maka aliran tidak boleh tenggelam.

58

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan KESIMPULAN PERCOBAAN I A Energi pada setiap penampang merupakan total energi pada penampang itu yang dihitung dengan menggunakan rumus: E=H+V2 2.g

Diagram energi spesifik diperoleh dari hubungan E dan H. Kedalaman aliran dimana energi spesifik mencapai harga minimum untuk debit yang ditentukan disebut dengan kedalaman kritis. Berdasarkan grafik hubungan energi spesifik, dapat diketahui bahwa setiap debit memiliki kedalaman kritis yang berbeda, dan kedalaman kritisnya bertambah sebanding dengan pertambahan debit. Faktor-faktor yang mempengaruhi bertambahnya ketinggian aliran pada energi spesifik adalah: Tinggi muka air Kecepatan aliran Dalam satu energi spesifik terdapat dua kedalaman yang berbeda, biasanya disebut dengan kedalaman alternatif. Hal ini dapat terjadi karena adanya pengaruh dari dua jenis aliran yang berbeda. Kedalaman yang pertama terjadi pada jenis aliran sub kritis. Dan kedalaman yang kedua terjadi pada jenis aliran super kritis. Aliran berupa sub kritis pada saat kedalamannya lebih besar, dan aliran berupa super kritis pada saat kedalamannya lebih kecil. Berdasarkan grafik hubungan Eo dengan Yo dapat dilihat bahwa nilai Eo bergantung pada besar bukaan pintu (Yg dan Yo). Sedangkan nilai Yo sendiri dipengaruhi oleh Yg dan Q. Jika nilai Yg kecil, maka nilai Yo besar, Q bernilai kecil, sedangkan nilai Eo semakin bertambah besar. Hal ini menunjukkan bahwa Yo berbanding lurus dengan Eo.

59

Berdasarkan grafik hubungan E1 dan Y1 dapat dilihat bahwa jika Y1 bernilai rendah maka energi yang menahan lajunya semakin besar, sehingga mengakibatkan bertambah besarnya nilai E1 dan semakin kecilnya nilai Q. Besarnya nilai E1 ini dipengaruhi oleh adanya gaya yang bertolakan dengan arah aliran air pada saluran. Semakin bertambah besar tinggi bukaan pintu, maka Y1 semakin besar, sehingga energi yang menahan aliran air semakin kecil yang mengakibatkan nilai E1 kecil dan Q bertambah besar. Bila tinggi bukaan pintu hampir setinggi muka air normal, maka akan terjadi E minimum. Pada percobaan kali ini perhitungan dilakukan dengan menggunakan dua perhitungan. Perhitungan yang pertama menggunakan parameter debit sedangkan yang kedua menggunakan parameter kecepatan yang diukur dengan tabung pitot. Hal ini terjadi karena dalam pengambilan data dengan menggunakan parameter debit terdapat kesalahan dari mahasiswa, sehingga perlu dilakukan perhitungan dengan menggunakan tabung pitot. Tetapi sebenarnya perhitungan dengan tabung pitot hanya digunakan sebagai pengontrol saja. Berdasarkan tabel perbandingan Y1 amatan dengan Y1 hitungan baik yang dilakukan dengan perhitungan debit maupun perhitungan kecepatan dengan tabung pitot, ternyata terdapat perbedaan yang cukup mencolok. Hal ini terjadi karena adanya kesalahan pada saat pengambilan data. Seharusnya Y1 amatan dengan Y1 hitungan tidak akan berbeda jauh jika pengambilan data dilakukan dengan baik dan benar, meskipun perhitungannya dilakukan dengan menggunakan dua cara. Berdasarkan tabel kondisi aliran pada Yo dapat dilihat bahwa baik perhitungan berdasarkan debit maupun berdasarkan tabung pitot diperoleh kondisi aliran yang sama yaitu sub kritis. Sedangkan pada tabel kondisi aliran pada Y1 terdapat perbedaan yang sangat mencolok. Pada perhitungan dengan menggunakan parameter debit hanya pada debit yang pertama aliran berupa super kritis sedangkan untuk debit-debit selanjutnya aliran berupa sub kritis. Sehingga hal ini berpengaruh pada grafik hubungan E1 dengan Y1, dimana gambar grafik tidak lagi berupa garis lurus tetapi, berupa garis turun naik. Sedang pada perhitungan dengan menggunakan tabung pitot kondisi alirannya adalah sama untuk semua debit yaitu super kritis. Kondisi inilah yang sebenarnya sesuai dengan teori yang ada.

60

Pada perhitungan kedalaman kritis dengan menggunakan tabung pitot terdapat kesalahan. Hal ini terjadi karena adanya salah pembacaan pada tabung pitot sehingga menyebabkan nilai kedalaman kritis berdasarkan perhitungan sangat besar dan melebihi tinggi air yang sebenarnya. Pada grafik energi spesifik hanya dibuat satu perhitungan saja yaitu dengan menggunakan perhitungan debit karena untuk perhitungan dengan menggunakan tabung pitot mengalami kesulitan pada penentuan energinya. KESIMPULAN PERCOBAAN I B Pada percobaan kali ini perhitungannya juga dilakukan dengan menggunakan dua jenis perhitungan yaitu dengan perhitungan yang menggunakan parameter debit dan perhitungan yang menggunakan parameter kecepatan yang diperoleh dari tabung pitot. Untuk nilai Yg dan Q yang semakin besar maka nilai Cd akan semakin besar pula. Namun nilai Cd tersebut juga dipengaruhi oleh tinggi muka air hulu (Yo), dimana semakin besar nilai Yg/Yo maka akan diperoleh nilai Cd yang semakin besar pula. Untuk Q yang tetap, nilai Cd semakin kecil jika Yo semakin kecil dan Yg semakin besar. Sedangkan untuk Yo yang tetap, nilai Cd semakin kecil jika Q semakin besar, Yg semakin besar, dan Y1 semakin besar. Pada grafik hubungan Yg/Yo dengan Cd baik dengan Q yang tetap maupun Yo yang tetap hanya ditampilkan dalam satu perhitungan saja yaitu dengan menggunakan perhitungan debit karena sesuai dengan arahan pembahasan yang ditentukan parameter tetapnya. Parameter yang mempengaruhi nilai Cd yaitu: Debit (Q) Tinggi bukaan pintu (Yg) Tinggi air di hulu pintu (Yo) Nilai Cd hasil perhitungan baik yang dilakukan dengan menggunakan debit maupun tabung pitot ternyata memiliki perbedaan yang cukup besar dengan nilai Cd menurut Henry HR. Hal ini disebabkan pada nilai Cd menurut Henry HR tidak memasukkan harga debit aliran (Q) sebagai parameternya, selain itu terdapat juga kesalahan pembacaan pada waktu pengambilan data praktikum. Nilai Cc tidak selalu konstan karena tergantung pada Yg (tinggi bukaan pintu) dan Yo (tinggi muka air di hulu pintu). 61

Pada tabel jenis aliran yang melalui sluice gate, dapat dilihat bahwa untuk aliran sub kritis maka jenis alirannya adalah laminer sedangkan untuk aliran super kritis maka jenis alirannya adalah turbulen. Pada tabel jenis pengaliran dapat dilihat bahwa jenis pengalirannya baik secara amatan maupun secara perhitungan adalah tenggelam. Hal ini terjadi karena tinggi air di hulu pintu lebih tinggi dibandingkan tinggi bukaan pintu. Pada penentuan jenis pengaliran tidak dilakukan dengan dua jenis perhitungan karena dalam perhitungannya tidak diperlukan parameter kecepatan dan debit di dalamnya. KESIMPULAN PERCOBAAN I C Seperti pada perhitungan percobaan-percobaan sebelumnya, perhitungan pada percobaan kali ini juga dilakukan dengan menggunakan dua macam perhitungan. Perhitungan yang pertama menggunakan parameter debit dan menggunakan parameter kecepatan yang diperoleh melalui perhitungan tabung pitot. Dari hasil percobaan gaya aliran pada kedua sisi loncatan tidak sama karena adanya pengaruh kedalaman air sebelum dan sesudah loncatan hidrolik tidak sama serta pengaruh debit yang ada Loncatan hidrolik terjadi bila ada perubahan sifat aliran dari super kritis menjadi sub kritis. Dalam loncatan hidrolis terjadi kenaikan permukaan air secara tiba-tiba dan kehilangan energi yang besar. Pada loncatan kecil air tidak bergolak tetapi membentuk gelombang tegak yang mulus (loncatan tidak bergelombang). Pusaran turbulen yang terbentuk pada loncatan menarik energi dari aliran utama pusaran tersebut terpecah menjadi aliran yang lebih kecil sampai mengalir ke hilir, energi direndam ke dalam panas melalui pusaran-pusaran kecil yang selanjutnya naik karena pecahnya jumlah gelombang pada permukaan. Udara ini diangkut ke hilir dan terlepas dalam bentuk gelembung udara yang disebabkan oleh daya apung. Loncatan hidrolik yang terjadi pada dasar saluran horisontal terdiri dari beberapa tipe yang berbeda-beda. Sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Biro Reklamasi Amerika Serikat, tipe-tipe tersebut dapat dibedakan berdasarkan bilangan Froude. Untuk F = 1, aliran kritis, sehingga tidak dapat terbentuk loncatan. Untuk F = 1 sampai 1,7; terjadi ombak pada permukaan air, dan loncatan yang terjadi dinamakan loncatan berombak.

62

Untuk F = 1,7 sampai 2,5 terbentuk rangkaian gulungan ombak pada permukaan loncatan, tetapi permukaan air di hilir tetap halus. Secara keseluruhan kecepatannya seragam, dan rugi-rugi energinya kecil. Loncatan ini dinamakan loncatan lemah. Untuk F = 2,5 sampai 4,5 terdapat semburan berosilasi menyertai dasar loncatan bergerak ke permukaan dan kembali lagi tanpa perioda tertentu. Loncatan ini dinamakan loncatan berosilasi. Untuk F = 4,5 sampai 9,0 ; pada ujung-ujung permukaan hilir akan bergulung dan titik dimana kecepatan semburannya tinggi cenderung memisahkan diri dari aliran. Loncatan ini dinamakan loncatan tetap. Untuk F = 9 dan yang lebih besar; kecepatan semburan yang tinggi akan memisahkan hempasan gelombang gulung dari permukaan loncatan, menimbulkan gelombanggelombang hilir, jika permukaannya kasar akan mempengaruhi gelombang yang terjadi. Loncatan ini dinamakan loncatan kuat. Adanya loncatan hidrolik dapat mengakibatkan kecepatan aliran turun, dan tinggi tekan naik. Sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi, diantaranya: Sebagai peredam energi pada bendungan saluran dan struktur hidrolis yang lain untuk mencegah pengikisan struktur di bagian hulur. Untuk menaikkan kembali tinggi energi / permukaan air pada daerah hilir saluran pengukur, dan juga menjaga agar permukaan air saluran irigasi tetap tinggi. Untuk memperbesar tekanan pada lapis bendung, sehingga memperkecil tekanan angkat pada struktur tembok, dengan memperbesar kedalaman air pada lapis bendung. Untuk menunjukkan kondisi-kondisi aliran tertentu, misalnya adanya aliran super kritis. Pada grafik hubungan Y3/Y1 dengan Fr menunjukkan hubungan antara kedalaman sebelum loncatan dan setelah loncatan yang biasanya dinamakan kedalaman konjugasi. Dan persamaanya dapat ditulis:Y3 1 = Y1 2

(

1 + F2 8 1

)

Panjang loncatan dapat didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dengan loncatan hidrolis sampai suatu titik pada pemukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir. Panjang loncatan sulit ditentukan secara teoritis, tetapi telah diselidiki dengan cara percobaan dan diperoleh persamaan: L = A(hb ha) 63

dimana nilai A bervariasi antara 5,0 sampai dengan 6,9. Tetapi pada tabel perhitungan diperoleh nilai A perhitungan ternyata tidak sesuai dengan nilai A teoritis. Hal ini terjadi karena adanya kesalahan pada saat pengambilan data pada saat praktikum. Salah satu karakteristik dasar loncatan hidrolik adalah rugi-rugi energi yang biasanya dinyatakan dengan H. Rugi-rugi energi pada loncatan adalah sama dengan perbedaan energi spesifik sebelum loncatan dan sesudah loncatan. Perbandingan H/H1 dinamakan rugi-rugi relatif. Karena rugi-rugi relatif merupakan fungsi dari Fr maka dapat dibuat grafik hubungan anatra H/H1 dengan Fr. Berdasarkan tabel jenis loncatan dapat dilihat bahwa jenis loncatan yang dihitung dengan menggunakan perhitungan debit ternyata tidak sesuai dengan amatan, hal ini terjadi karena adanya kesalahan pengambilan data, sehingga dilakukan perhitungan dengan menggunakan perhitungan kecepatan yang diperoleh dari tabung pitot dan didapat beberapa jenis loncatan yang diklasifikasikan sesuai dengan teori maupun amatan. Pada perhitungan H dengan menggunakan perhitungan debit terdapat kesalahan data yang menyebabkan nilai H negatif, secara teori hal ini tidak mungkin, sehingga dilakukan perhitungan dengan menggunakan kecepatan yang diperoleh dari tabung pitot. Secara teori, kurva energi spesifik menunjukkan kehilangan berbanding terbalik dengan H/Yc, tetapi pada perhitungannya tidak sesuai, hal ini terjadi karena adanya kesalahan pengambilan data. Dari tabel perbandingan nilai Y1, Yc, dan Y3, ternyata didapat bahwa nilai Y1, Yc, dan Y3 tidak memenuhi Y1 < Yc < Y3, baik yang dihitung dengan menggunakan debit maupun dengan tabung pitot. Hal ini terjadi karena adanya kesalahan pengambilan data pada saat praktikum.

64

KESIMPULAN PERCOBAAN II Pada perhitungan percobaan kali ini tidak dilakukan dengan menggunakan dua perhitungan karena pengambilan data pada saat praktikum dianggap tidak terlalu menyimpang jauh dari teori yang ada. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai Cd yang bervariasi untuk setiap nilai debit (Q). Nilai Cd akan bertambah jika nilai Q bertambah. Nilai Cd dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah; Debit (Q) Tinggi air di atas weir. Jika debit bertambah maka nilai Y juga bertambah, sehingga dapat dikatakan bahwa aliran di atas weir selalu paralel. Panjang pengempangan secara matematis tidak berpengaruh langsung terhadap nilai Cd, tetapi panjang pengempangan dipengaruhi oleh debit yang mengalir. Semakin besar nilai debit (Q) maka panjang pengempangan (L) semakin kecil. Pada kondisi dimana suatu saluran dalam keadaan sub kritis mengalami peninggian sebesar Z, maka muka air akan turun diikuti dengan bekurangnya energi spesifik. Pada kedalaman kritis (Yc), peninggian dasar saluran adalah maksimum (Zc). Apabila terjadi keadaan Z < Zc, energi spesifik sebesar E tidak akan mampu mengalirkan air ke hilir. Air baru akan mengalir jika ketinggian sebelum weir dinaikkan. Berdasarkan tabel perhitungan Zc, dapat dilihat bahwa semakin kecil Yu, bilangan Froude semakin kecil pula dan nilai Zc semakin besar. Sedangkan untuk Yu yang semakin besar, maka bilangan Froude semakin besar pula dan nilai Zc semakin kecil. Karena Zc < Z maka dengan energi yang ada air dapat mengalir dari hulu ke hilir. Kondisi aliran di atas weir dapat diketahui dengan menghitung bilangan Froude-nya. Berdasarkan perhitungan bilangan Froude, dapat dilihat bahwa dengan bertambahnya debit maka bertambah pula kecepatan aliran, sehingga bilangan Froude semakin besar pula. Untuk debit ke-1 jenis alirannya adalah sub kritis, hal ini dikarenakan besarnya F < 1, sedangkan untuk debit ke-2 sampai dengan debit ke-5 jenis alirannya adalah super kritis, hal ini dikarenakan kerena besarnya F > 1.

65

4.2 SaranBerdasarkan pembahasan dan kesimpulan dari masing-masing percobaan, dapat dilihat bahwa dalam pengambilan data pada saat praktikum mengalami banyak kesalahan yang dilakukan oleh mahasiswa. Sehingga dalam perhitungannya banyak yang tidak sesuai dengan teori yang ada, meskipun perhitungannya sudah dilakukan dengan dua macam perhitungan yaitu dengan menggunakan parameter debit dan menggunakan parameter kecepatan berdasarkan tabung pitot. Oleh karena itu, supaya tidak terjadi kesalahan yang sama pada praktikum-praktikum selanjutnya, saran yang dapat kami sampaikan adalah: 1. Mahasiswa harus lebih mengerti arah serta maksud dan tujuan praktikum. 2. Sebelum melaksanakan praktikum, hendaknya membaca petunjuk dan teori yang ada. 3. Mahasiswa harus lebih teliti pada saat pengambilan data. 4. Pihak laboratorium hendaknya memperbaiki peralatan yang perlu diperbaiki. 5. Memperhatikan masalah penerangan dan listrik.

66