7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
1/10
MODUL PERKULIAHAN
Mekanika
Tanah
Rembesan dan Jaringan Aliran
Fakultas Program Studi Tatap Muka Kode MK Disusun Oleh
Teknik Perencanaan
dan Desain
Teknik Sipil
3
Ir. Desiana Vidayanti, MT
Abstract Kompetensi
Aliran air dalam tanah membentuksuatu pola aliran tertentu yang dapatdigambarkan secara grafisberdasarkan jaring aliran. Jaring aliranini digunakan untuk menghitungbesarnya debit rembesan yang terjadiakibat adanya aliran air tanah.
Mahasiswa mampu memahami,
menjelaskan dan menggambar dengan
akurat jaring aliran/ flownet dan serta
menghitung besarnya debit rembesan/
seepage yang terjadi sebagai salah satu
unsur perencanaan geoteknik.
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
2/10
132 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
1. Pengertian Dasar
Konsep dari tinggi energi dan kehilangan energi ketika air mengalir melalui tanah telah
disebutkan dalam modul sebelumnya. Ketika air mengalir melalui medium berpori seperti
tanah akan terjadi kehilangan energi yang terserap oleh tanah. Seperti pada gambar di
bawah di mana air mengalir melalui bawah bendung atau di bawah sheet pile cofferdam
(gb..1)
Gambar.1. Contoh-contoh kehilangan energi karena rembesan melalui tanah
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
3/10
133 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
2. Aliran Dua Dimensi di Bawah Bendung
Pada gambar 2. menunjukkan bagaimana energi atau kehilangan energi di bawah bendung.
Terlihat bahwa tinggi muka air dalam piezometer berkurang sebagaimana air mengalir dari
hulu ke kaki bendung.
Gambar 2.Contoh dari tinggi tekanan dan kehilangan energi akibat rembesan
di bawah bendung
3. Jaringan Aliran
Garis aliran adalah suatu garis sepanjang mana butir-butir akan bergerak dari bagian hulu
ke bagian hilir sungai melalui media tanah yang tembus air (permeable). Garis ekipotensial
adalah suatu garis sepanjang mana tinggi potensial di semua titik pada garis tersebut adalah
sama. Jadi apabila alat-alat piezometer diletakkan di beberapa titik yang berbeda-beda di
sepanjang suatu garis ekipotensial, air di dalam piezometer tersebut akan naik pada
ketinggian yang sama. Gambar 3 a menunjukkan definisi garis aliran dan garis ekipotensial
untuk aliran di dalam lapisan tanah yang tembus air (permeable layer) di sekeliling jajaran
turap yang ditunjukkan pada gambar tersebut (untuk kx = kz = k)
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
4/10
134 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
Kombinasi dari beberapa garis aliran dan garis ekipotensial dinamakan jaringan aliran (flow
net). Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa jaringan aliran dibuat untuk menghitung
aliran air tanah.
Gambar.3 a) Definisi garis aliran dan garis ekipotensial.
b) Gambar jaringan aliran yang lengkap
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
5/10
135 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
3.1 Penggambaran Jaringan Aliran
Dalam pembuatan jaringan aliran, garis-garis aliran dan ekipotensial digambar sedemikian
rupa sehingga :
1. Garis ekipotensial memotong tegak lurus aliran
2. Elemen-elemen aliran dibuat kira-kira mendekati bentuk bujur sangkar.
Gambar 3. b adalah suatu contoh jaringan aliran yang lengkap. Contoh lain dari jaringan
aliran dalam lapisan tanah yang tembus air yang isotropic diberikan dalam gambar.4.
Penggambaran suatu jaringan aliran biasanya harus dicoba berkali-kali. Selama
menggambar jaringan aliran, harus selalu diingat kondisi-kondisi batasnya. Untuk jaringan
aliran yang ditunjukkan dalam gambar.4 , keadaan batas yang dipakai adalah :
1. Permukaan lapisan tembus air pada bagian hulu dan hilir dari sungai (garis ab dan
de) adalah garis-garis ekipotensial.
2. Karena garis ab dan de adalah garis-garis ekipotensial, semua garis-garis alirannya
memotomh tegak lurus.
3. Batas lapisan kedap air, yaitu garis fg, adalah garis aliran ; begitu juga permukaan
turap kedap air, yaitu garis acd.
4. Garis-garis ekipotensial memotong acddan fgtegak lurus.
Gambar 4. Jaringan aliran di bawah bendungan.
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
6/10
136 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
3.2 Perhitungan Rembesan dari Suatu Jaringan Aliran
Di dalam jaringan aliran (flow net), daerah di antara dua garis aliran yang berdekatan
dinamakan saluran aliran (flow channel). Untuk memahami perhitungan rembesan yang
melalui saluran aliran per satuan lebar (tegak lurus terhadap bidang gambar) perhatikan
gambar.5. Dengan melihat persegi dengan dimensi a x b. Dapat dilihat bahwa gradien
hidrolik adalah :
b
NdhL
b
h
l
hi
/
dimana : lb . Penurunan energi potensial (potential drop) di antara 2 garis adalah :
NdhLh / , dimana Nd adalah jumlah total potential drop, dan hL adalah kehilangan
energi total dalam sistem. Dari hukum darcy kita tahu bahwa jumlah aliran tiap flow channel
adalah :
ab
NdhLkA
l
hkq
/
dan q total per satuan kedalaman adalah :
Nd
Nf
b
ahLkqNfq
di mana :
Nf : jumlah total flow channeldalam flow net.
Nd: jumlah potential drop (banyaknya bidang bagi kehilangan energi potensial)k : koefisien permeabilitas tanah
hL : kehilangan energi total (perbedaan tinggi muka air pada bagian hulu dan hilir)
q : banyaknya air yang mengalir (jumlah total aliran).
Di dalam menggambar flow net , semua alirannya tidak harus dibuat bujur sangkar. Hanya
perhitungan menjadi lebih mudah apabila perbandingan panjang dan lebar dibuat sama
( a = b)
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
7/10
137 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
Gambar 5. Flow net yang mengilustrasikan definisi perhitungan debit
3.3 Tekanan Ke atas (Uplift Pressure) pada Dasar Bangunan Air
Jaringan aliran dapat dipakai untuk menghitung besarnya tekanan ke atas yang bekerja
pada dasar sautu bangunan air . Cara perhitungannya dapat ditunjukkan denga suatu
contoh yang sederhana. Gambar .6 menunjukkan sebuah bendungan dimana dasarnya
terletak pada kedalaman 6 ft di bawah muka tanah. Jaringan aliran yang diperlukan sudah
digambar (dianggap kx = ky = k). Gambar distribusi tegangan yang bekerja pada dasar
bendungandapat ditentukan dengan cara mengamati garis-garis ekipotensial yang telah
digambar.
Ada tujuh buah penurunan energi potensial (Nd) dalam jaringan aliran tersebut, dan
perbedaan muka air pada bagian huku dan hilir sungai adalah H = 21 ft. Jadi kehilangan
tinggi energi untuk tiap-tiap penurunan energi potensial adalah H/ 7 = 21/7 = 3. Tekanan ke
atas (uplift pressure) pada titik-titik berikut adalah :
Titik a (ujung kiri dasar bendungan) = (tinggi tekanan pada titik a ) x (w)
= ((21 +6)-3) w = 24 w
Dengan cara yang sama, pada b = (27-(2)(3) w = 21w
Dan pada f = (27 (6)(3) w = 9 w
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
8/10
138 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
Tekanan ke atas tersebut yang telah dihitung tersebut kemudian digambar seperti
ditunjukkan dalam gambar .6.b. Gaya ke atas (uplift force) persatuan panjang, yang diukur
sepanjang sumbu bendungan, dapat dihitung dengan menghitung luas diagram teganganyang digambar tersebut.
Gambar 6. (a)Bendungan, (b) Gaya angkat ke atas yang bekerja pada dasar suatu
bangunan air
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
9/10
139 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
SOAL TUGAS :
1.
a) Gambarkan jaringan aliran untuk rembesan di bawah suatu struktur seperti pada
gambar berikut dan hitunglah besarnya rembesan jika koefisien permeabilitas tanahadalah 5 x 10-5 m/detik.
b) Berapakah gaya angkat (uplift) pada dasar struktur ?
7/26/2019 Modul 13 Rembesan Dan Jaringan Aliran
10/10
1310 Mekanika Tanah 1 Pusat Bahan Ajar dan eLearningIr.Desiana Vidayanti,MT http://www.mercubuana.ac.id
Daftar Pustaka
a. M Das, Braja, Indrasurya B Mochtar dan Noor Endah. Mekanika Tanah
(Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis),jilid 1. Jakarta : Erlangga.
b. Craig . R.F dan Budi Susilo. 1989. Mekanika Tanah.Jakarta : Erlangga
c. Kovacs, WD dan Holtz.An Introduction to Geotechnical Engineering.
d. Bowlesh,E Joseph.1984.Physical and Geotechnical Properties of Soils.
McGraw Hill.