PENGARAUH KEDALAMAN ALIRAN DI HULU PINTU AIR TERHADAP KETELITIAN PENGUKURAN ALIRAN Sri Wisnuardy Bungin Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. P. Kemerdekaan Km. 10, Tamalanrea Makassar, 90245 Ph/Fax : 0411-587636 Email :
[email protected]
Dr. Eng. Ir.H. Farouk Maricar, MT Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. P. Kemerdekaan Km. 10, Tamalanrea Makassar, 90245 Ph/Fax : 0411-587636
Riswal K, ST. MT Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. P. Kemerdekaan Km. 10, Tamalanrea Makassar, 90245 Ph/Fax : 0411-587636
ABSTRAK : Sumber daya air sangat diperlukan untuk aspek hidup dan kehidupan, baik manusia, makhluk hidup lainnya maupun lingkungan. Peningkatan kebutuhan akibat pertambahan penduduk dan peningkatan kesejahteraan masyarakat memacu pemanfaatan sumber daya alam, termasuk sumber daya air. Penelitian ini dilakukan dengan maksud hasil yang diperoleh dari peneliian ini dapat mengetahui pengaruh kedalaman aliran di hulu terhadap ketelitian pengukuran aliran. Data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data primer yaitu data yang diperoleh melalui pengukuran di Laboratorium Hidrolika Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Dari hasil penelitian diperoleh bukaan pintu sorong yang bervariasi akan menimbulkan elevasi muka air yang bervariasi namun debit yang dihasilkan sama besarnya. Pengoperasian bukaan pintu sorong pada saluran irigasi bertujuan untuk mengukur pembagian air dengan teliti ke saluran yang dilayani. Pintu sorong juga berfungsi untuk mengatur debit dan tinggi muka air sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Kata kunci : Aliran, Pintu Air
ABSTRACT :Water resources are needed to aspects of life and living, whether humans, other living beings and the environment. Increased needs resulting from population growth and increased prosperity spur utilization of natural resources, including water resources. This research was conducted with the intent of the results obtained from this research can determine the influence of the depth of the flow upstream against the flow measurement accuracy. The file used this paper is the primary file obtained through direct measurements in the Hydraulics Laboratory of the Department of Civil Engineering Faculty of Hasanuddin University. From the results obtained by varying the sliding door openings will cause the water level varies in both the upstream and downsteam sectors. The resulting flow speed also varies but debet that produced the same magnitude. The operation of the sliding door opening to the irrigation channel aims to measure the distribution of water carefully into the channel being served. Sliding door also serves to regulate the flow and water level in accordance with the necessary requirements. Keywords : Flow, Sluice Gate
1
BAB I PENDAHULUAN A.
Latar Belakang
Sumber daya air sangat diperlukan untuk aspek hidup dan kehidupan, baik manusia, makhluk hidup lainnya maupun lingkungan. Dalam sebuah salurah irigasi, mengetahui debit aliran sangatlah penting. Ini bertujuan untuk dapat mengontrol laju penggunaan air sesuai dengan kebutuhan lahan. Dengan mengetahui besarnya laju aliran akan dapat mengontrol debit aliran sesuai dengan kebutuhan. B. Maksud Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan maksud hasil yang diperoleh dari penelitian dapat meningkatkan pemahaman terhadap pengaruh elevasi di hulu pintu untuk keperluan operasi irigasi. C. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menganalisis pengaruh kedalaman air dihulu pintu sorong terhadap debit air yang keluar. D. Batasan Masalah Mengacu padalatar belakang yang telah penulis uraikan sebelumnya, untuk menghindari pembahasan yang terlalu luas, maka pokok bahasan yang diangkat dalam penulisan ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi debit keluar pada suatu saluran. BAB II TINJAUAN PUSTAKA A.
Umum Sistem irigasi yang berkembang di Indonesia sekarang ini, semuanya berakar dari teknologi irigasi yang dibangun di era kolonial Belanda dengan tujuan untuk peningkatan sumber pendapatan kolonial. Seperti yang diutarakan Pusposutardjo (1997) bahwa dalam pelaksanaan pengelolaan sistem irigasi dari era kolonial hingga saat sekarang hampir tidak ada perubahan secara mendasar, seperti dalam perencanaan irigasi berdasarkan buku KP-01 tahun 1996, yang mana layanan irigasi diperhitungkan berdasarkan pasok air dari sungai dan curah hujan dengan peluang kejadian 80%, dengan memakai data series 20 tahunan atau lebih. B. Aliran Saluran Terbuka Aliran air dalam suatu saluran,dapat berupa aliran saluran terbuka (open channel flow)yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas. Saluran terbuka dibedakan menurut asalnya menjadi dua macam saluran yaitu saluran alam (Natural Channels) dan saluran buatan (Artificial Channels). Air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah dan prinsip gravitasi sangat berpengaruh karena adanya perbedaan elevasi antara hulu dan hilir.Pada umumnya aliran fluida dapat dibedakan atas: aliran dalam saluran, yaitu aliran yang dibatasi oleh permukaan-permukaan keras dan aliran sekitar benda, yang dikelilingi oleh fluida yang selanjutnya
tidak terbatas. Perbedaan demikian hanyalah untuk memudahkan peninjauan, karena gejala dasar dan kelakuan fluida berlaku pada kedua aliran tersebut.Secara umum, aliran fluida dapat diketegorikan sebagai berikut : 1)
Aliran Laminar Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan, atau lamina-lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancer.Aliran pada saluran terbuka dikatakan laminar apabila gaya kekentalan (viscosity) relatif sangat besar dibandingkan dengan gaya inersia sehingga kekentalan berpengaruh besar terhadap perilaku aliran. Butir-butir air bergerak menurut lintasan tertentu yang teratur atau lurus. 2) Aliran Turbulen Aliran dalam saluran terbuka dikatakan turbulen apabila gaya kekentalan relatif lemah dibandingkan dengan gaya inersia. Butir-butir air bergerak menurut lintasan yang tidak teratur, tidak lancer, tidak tetap, walaupun tetap bergerak maju di dalam air yang berjalan secara keseluruhan. Aliran ini terlihat bergoncang (turbulensi). Aliran turbulen itu sangat bertolak belakang dengan aliran laminar. Jika pada suatu kelajuan tertentu ada partikel-partikel (butirbutir air ) gerakannya berbeda dan bahkan berlawanan dengan arah gerak keseluruhan itu dinamakan aliran turbulen. 3) Aliran Transisi Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari laminar ke aliran turbulen.Aliran laminar, turbulen atau transisi dapat dibedakan dengan menggunakan bilangan Reynolds Menurut Osborne Reynolds, kecepatan alira dikategorikan: 1) Aliran laminar, dengan Re < 2300 2) Aliran turbulen, dengan Re > 4000 3) Aliran transisi, dengan Re diantara 2300 dan 4000 (bilangan Reynolds kritis). Untuk menentukan aturan aliran yang terjadi pada saluran digunakan bilangan froude. Aturan aliran dapat dibagi 3 kategori yaitu: 1). Aturan aliran sub-kritis, jika niai Fr < 1. 2). Aturan aliran kritis, jika nilai Fr = 1. 3). Aturan aliran super-kritis, jika Fr > 1. C. Jenis-Jenis Saluran Terbuka Menurut asalnya, saluran terbuka dapat digolongkan menjadi saluran alam (natural) dan saluran buatan (artifical).Aliran permukaan bebas dapat diklasifikasikan menjadi berbagai tipe tergantung criteria yang digunakan. Berdasarkan perubahan kedalaman dan kecepatan mengikuti fungsi waktu aliran dibedakan menjadi aliran permanen (steady) dan tidak permanen (unsteady), sedangkan berdasarkan fungsi ruang, aliran dibedakan menjadi aliran seragam (uniform) dan tidak seragam (nonuniform). D. Geometrik Saluran Suatu saluran yang penampang melintangnya tidak berubah-berubah dan kemiringan dasarnya tetap disebut saluran prismatic (prismatic channel). Bila
2
sebaliknya, disebut takprismatik (nonprismatic channel). Istilah penampang saluran (channel section) yang dimaksud dalam pembahasan ini adalah yang tegak lurus terhadap arah alliran. Sedangkan penampang vertikal saluran (vertical channel section) adalah penampang melintang vertikal yang melalui titik terbawah atau terendah dari penampang saluran. E.
Unsur-Unsur Geometrik Penampang Saluran Unsur-unsur geometrik dasar yang penting diketahui antara lain : 1. Kedalaman aliran (depth of flow) biasanya diberi simbol (y), adalah jarak vertikal titik terendah pada suatu penampang saluran sampai ke permukaan bebas. 2. Taraf (stage) adalah elevasi atau jarak vertikal dari permukaan bebas di atas suatu bidang persamaan. Bila titik terendah dari penampang saluran dipilih sebagai bidang persamaan, taraf ini sama dengan kedalaman aliran. 3. Lebar puncak (top width) biasanya diberi simbol (T), adalah lebar penampang saluran pada permukaan bebas. 4. Luas basah (water area) diberi simbol (A), adalah luas penampang melintang aliran yang tegak lurus arah aliran. 5. Keliling basah (watted perimeter) diberi simbol (P), adalah panjang garis perpotongan dari permukaan basah saluran dengan bidang penampang melintang yang tegak lurus arah aliran.
C.
Kerangka Alur penelitian
6.
Jari-jari hidrolis (hidraulic radius) diberi simbol (R), adalah rasio luas basah dengan keliling basah. 7. Kedalaman aliran (hidraulic depth) diberi simbol (D), adalah rasio luas basah dengan lebar puncak. 8. Faktor penampang (section factor) diberi simbol (Z), untik perhitungan aliran kritis, Z adalah hasil perkalian luas basah dan akar kedalaman hidrolik. 9. Faktor penampang untuk perhitungan aliran seragam, adalah hasil perkalian luas basah dan akar pangkat per dua per tiga dari jari-jari hidrolik. F. Pengukuran Dan Perkiraan Debit Sungai Kecepatan aliran sungai merupakan komponen aliran yang sangat penting. Penentuan debit sungai dapat dilakukan degan cara pengukuran aliran dan cara analisis. Pelaksanaan pengukuran debit sungai dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung, yaitu dengan melakukan pendataan terhadap parameter alur saluran. BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Umum Data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data primer yaitu data yang diperoleh melalui pengukuran langsung dilapangan. B. Waktu Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan penelitian Pengaruh Kedalaman Aliran di Hulu Pintu Air Terhadap Ketelitian Pengukuran Aliran dilaksanakan pada Laboratorium Hidrolika Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Kabupaten Gowa. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian Dari hasil pengamatan maka didapat beberapa grafik hubungan bentuk-bentuk yang berpengaruh dalam penelitian. B. Pembahasan Pada percobaan ini, diperoleh data yang menghasilkan beberapa variabel debit dan koefisien debit.
Dari gambar 4.1 sampai dengan 4.7, nilai Cd terkecil yaitu 0,42 diperoleh pada debit 918,9 cm/det dengan tinggi bukaan pintu sorong 2,5 cm terdapat pada gambar 4.2. Nilai Cd terbesar diperoleh 1,09 pada debit 2889 cm3/det dengan bukaan 5 cm dapat dilihat pada gambat 4.7.
3
Dari gambar 4.8 sampai Gambar 4.14, nilai Cv terkecil yaitu 0,48 diperoleh pada debit 1578 cm3/det dengan tinggi bukaan pintu sorong 5 cm terdapat pada Gambar 4.14, nilai Cv terbesar diperoleh 1,8 pada debit 1726 cm3/det dengan tinggi bukaan pintu sorong 2,5 cm yang dapat dilihat pada Gambar 4.9
Dari Gambar 4.15 sampai dengan Gambar 4.21, nilai Cc terkecil yaitu 0,53 diperoleh pda debit 1512,1726 cm3/det dengan bukaan 2,5 cm terdapat pada Gambar 4.16, nilai Cc terbesar diperoleh 1.17 pada debit 1369 cm3/det dengan variasi bukaan 2 cm yang dapat dilihat pada Gambar 4.15. debit yang diperoleh antara 918,9 sampai dengan 2889 cm3/det. Untuk koefisien kontraksi diperoleh nilai antara 0,53 sampai dengan 1,17.
Pada Tabel 4.4 dapat diketahui bahwa debit yang diperoleh antara 918,9 sampai dengan 2889 cm3/det dan nilai kecepatan dihulu antara 17,93 sampai dengan 40,53 cm/det. Dari Gambar 4.22 sampai 4.28 diketahui bahwa nilao Vo terkecil yaitu 17,93 cm/det diperoleh pada debit 918,9 cm3/det tepatnya pada bukaan 2,5 cm yang dapat dilihat pada Gambar 4.23. Untuk Vo terbesar yaitu 40,53 cm/det diperoleh pada debit 1770 cm3/det terdapat pada Gambar 4.25 pada bukaan 3,5 cm.
Pada Tabel 4.5 dapat diketahui bahwa debit yang diperoleh antara 918,9 sampai dengan 2889 cm3/det dan nilai kecepatan di hilir antara 40,41 sampai dengan 174,4 cm/det. Dari Gambar 4.29 sampai dengan Gambar 4.35 diketahui bahwa nilai Vo terkecil yaitu 40,41 cm/det diperoleh pada debit 1152 cm3/det tepatnya pada bukaan 3,5 cm yang dapat dilihat pada Gambar 4.32. untuk Vo terbesar yaitu 174,4 cm/det diperoleh debit 1726 cm3/det terdapat pada Gambar 4.30 pada bukaan 2,5 cm.
Semakin besar muka air di hulu semakin besar debit aliran setelah pintu sorong yang dihasilkan. Hal ini dilihat dari nilai tinggi muka air di hulu terendah yaitu 3,9 cm diperoleh debit (Q) 1187 cm3/det pada bukaan 3,5 cm terdapat pada Gambar 4.39, sedangkan tinggi muka air di hulu tertinggi yaitu 15,1 cm dengan debit yang diperoleh 2544 cm3/det pada bukaan 4 cm pada Gambar 4.40 Tabel 4.7 dapat diketahui bahwa tinggi muka air di hilir terendah yaitu 1,32 cm pada debit 1726 cm3/det dengan tinggi bukaan pintu sorong 2,5 cm terdapat pada Gambar 4.37. untuk tinggi muka air tertinggi di hilir yaitu 4,5 cm pada debit 1578 cm3/det dengan bukaan 5 cm dapat dilihat pada Gambar 4.42.
4
DAFTAR PUSTAKA Rangga Raju, K. G. 1986. Aliran Melalui Saluran Terbuka. Erlangga, Jakarta. Dake. J. M. 1985. Hidrolika Teknik. Erlangga, Jakarta. Anggrahini. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. CV. Citra Media, Surabaya.
Semakin besar perbandingan antara kedalaman muka air di hulu dan di hilir maka bilangan/froude akan semakin besar, bilangan froude juga dipengaruhi oleh kecepatan aliran, semakin cepat kecepatan aliran maka bilangan froude akan besar pula. Bilangan froude dengan kecepatan aliran berbanding lurus. Tipe aliran pada alat ukur pintu sorong berdasarkan bilangan froude yang diperoleh adalah aliran subkritis sampai aliran super kritis dengan bilangan froude dari 0,66 sampai dengan 4,845. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Adapun beberapa faktor yang dapar mempengaruhi debit air yang keluar pada suatu saluran adalah kecepatan, tekanan dan waktu. Dimana kecepatan, tekanan, dan waktu berbanding lurus terhadap debit yang keluar. Semakin besar tekanan, semakin cepat waktu tempuh aliran pada saluran maka semakin besar pula debit yang dihasilkan. Begitupun sebaliknya jika tekanan semakin kecil, waktu tempuh aliran semakin kecil maka semakin kecil pula debit yang dihasilkan. B. Saran Untuk penelitian selanjutnya dengan menggunakan flume pada laboratorium, perlu di perhatikan kondisi aliran dengan menstabilkan aliran sebelum melakukan variasi debit dan variasi bukaan pintu agar tidak terjadi kekeliruan dalam proses pengambilan data serta tidak terjadi back water.
Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidraulika Jurusan Sipil Faluktas Teknik Universitas Gadjah Mada. 1992. Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida. Yogyakarta. Kodoatie, Robert J. 2002. Hidraulika Terapan Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa. ANDI. Yogyakarta. Triatmodjo Bambang. 1996. Hidraulika II. Beta Offset, Yogyakarta. Nizam. 1992. Dasar-Dasar Pengaliran Dalam Saluran Bagian II. Pusat antar Universitas Ilmu Teknik Universitas Gadjah Mada. Armfield Engineering Teaching & Research Equipment. 1998. Intruction Manual Multi Purpose Teaching Flume C4. England. Kerjasama antara pusat Antar Universitas Ilmu Teknik Universitas Gadjah Mada. Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret dan Tamara Overseas Corporation. Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida. Yogyakarta.
5
