PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA
PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA
Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Sinusoida
HALAMAN JUDUL
SKRIPSI Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh : CHOIRUN NISAAIYAH
I 0108078
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
HALAMAN PERSETUJUAN PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA
SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh: CHOIRUN NISAAIYAH
I 0108078
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan:
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc NIP. 19510710 198103 1 003
NIP. 19630822 198903 1 002
ii
LEMBAR PENGESAHAN PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA
Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Sinusoida
Disusun Oleh: CHOIRUN NISAAIYAH
I 0108078
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret:
Pada Hari
: Kamis
: 14 Juni 2012 Susunan Tim Penguji:
Tanggal
1. Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M.Eng ( ..................................................... ) NIP. 19510710 198103 1 003
2. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc ( ..................................................... ) NIP. 19630822 198903 1 002
3. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT NIP. 19581127 198803 1 001
4. Ir. Susilowati, MSi NIP. 19480610 198503 2 001
Mengesahkan, Ketua Jurusan
Teknik Sipil
Ir. Bambang Santosa, MT iii
NIP. 19590823 198601 1 001
MOTTO
Tetapkanlah cinta sejatimu hanya kepada Allah SWT dan jadilah pribadi yang selalu bersyukur terhadap nikmat yang telah Dia berikan
walaupun itu hanya sebutir debu.
iv
PERSEMBAHAN
Karya kecil ini saya persembahkan kepada:
Keluarga Tercinta
Ibu Suripah dan Alm. Bapak Drs. M. Mukhlasin
Ibu, wanita terhebat dalam hidup saya. Maaf untuk segala tutur kata dan tingkah
laku yang kurang berkenan di hatimu, Ibu. Terimakasih atas semuanya yang engkau berikan selama ini, bu. Untuk bapak tercinta, doaku selalu menyertaimu.
Sayang ibu dan bapak selalu
Nashrul Wathon dan Achmad Nurcholis Madjid
Dua arjuna dalam keluarga. Terimakasih atas segala motivasi dan perhatiannya,
Mas. Love you bradeerrr. Keep rock n roll brader.
Sahabat Tercinta dan Sepenggal Masa lalu
Alm Friska Marissa, Resty Candra Kurniasari, Samirta Mayangsari, dan Yosael Ariano
Terimakasih atas segala petuah dan nasihatnya yang mengajarkankan saya untuk
menjadi lebih bijak dalam menjalani hidup. Kalian sahabat terbaik yang saya miliki. You are the best and the kindest I ever had. Thank you for everything, I will be miss you, my soul. Sekelumit masa lalu yang mejadikan saya lebih dewasa dan mengajarkan untuk berpikir dari sudut pandang yang lain. Terimakasih untuk
waktu, canda tawa dan kebersamaan selama ini. Untuk Alm. Friska Marissa, v waktu, canda tawa dan kebersamaan selama ini. Untuk Alm. Friska Marissa, v
selalu menyertaimu sayangg.
Last But Not Least
Haris Hidayat
Aku ingin mencintaimu dengan sederhana dengan kata yang tak sempat diucapkan
kayu kepada api yang menjadikannya abu. Aku ingin mencintaimu dengan sederhana dengan isyarat yang tak sempat disampaikan awan kepada hujan yang menjadikannya tiada. Terimakasih atas doa dan dukungannya selama ini.
vi
ABSTRAK
Choirun Nisaaiyah, 2012. PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY
DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA.
Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Adanya perubahan iklim menyebabkan perubahan pola curah hujan yang berpengaruh pada perubahan intensitas hujan. Keadaan ini menyebabkan peningkatan aras (level) muka air waduk naik secara cepat. Hal ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan. Peningkatan kapasitas spillway (pelimpah) yang sudah ada diperlukan untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan. Penelitian ini mencoba menggunakan puncak tipe deret sinusoida untuk meningkatkan kapasitas spillway.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika dengan menggunakan flume. Pelimpah mercu Ogee dipasang terlebih dahulu dan dialiri air dengan variasi ketebalan air tiap 0,25 cm di hulu mercu. Setiap ketebalan air yang mengalir, diukur debitnya dengan menggunakan hydraulic bench dengan bantuan stopwatch . Pengukuran berhenti ketika mencapai ketinggian maksimum. Kemudian, mercu diganti dengan spillway tipe deret sinusoida dan dialiri dengan variasi ketebalan air yang sama dengan percobaan sebelumnya.
Dari hasil penelitian, didapat debit mercu Ogee dan puncak tipe deret sinusoida. Penggunaan puncak tipe deret sinusoida menghasilkan debit yang lebih besar dibanding dengan mercu Ogee. Puncak tipe deret sinusoida 1 mengalami peningkatan kapasitas debit sebesar 47,50% sedangkan pada bentuk puncak tipe deret sinusoida sebesar 163,03%. Hal ini membuktikan keberhasilan dari penggunaan bentuk puncak tipe deret sinusoida untuk meningkatkan kapasitas spillway yang sudah ada. Kata Kunci : kapasitas spillway, puncak tipe deret sinusoida
vii
ABSTRACT
Choirun Nisaaiyah, 2012. INCREMENT OF SPILLWAY CAPACITY BY
USING LABYRINTH CREST SINUSOIDA TYPE. Thesis, Department of Civil Engineering Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta.
The climate change makes alteration of rainfall that influences in rainfall intensity. This situation makes level of water increasing rapidly. It must be avoided because it can endanger the dam construction. It needs spillway capacity improvement. This research attempts to use labyrinth crest sinusoida series type to increase spillway capacity.
This research was conducted in the Laboratory of Hydraulic using a flume. Ogee crest spillway is first plugged in and flowing water with small variation of water depth each 0,25 cm in the upstream crest. In each water depth, the discharge measured using hydraulic bench with stopwatch the measurement is going to stop if it on maximum water depth.. Then the Ogee crest is replaced with labyrinth crest sinusoida series type and flowed it with the same thickness as in the previous experiment.
The research results obtained discharge of Ogee crest and labyrinth crest series sinusoida. The use labyrinth crest sinusoida series type produce a greater flow than Ogee crest. Labyrinth crest sinusoida series type 1 has got percentage of capacity 47,50% then for type 2 has got 163,03%. This proves the success of the use of the labyrinth crest sinusoida series type to increase the capacity of the existing spillway. Keywords: spillway capacity, labyrinth crest sinusoida series type
viii
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 Sinusoida , Mengetahui perilaku peningkatan aras permukaan air waduk yang terjadi dengan pelimpah (spillway) Ogee dan mengetahui kapasitas peningkatan debit yang melimpah mercu tipe deret sinusoida. 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 , M. Eng selaku dosen pembimbing I. Terimakasih banyak atas waktu, bimbingan, semangat yang bapak berikan selama ini. Mohon maaf bila ada tutur kata dan tingkah laku yang kurang berkenan.
4. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc selaku dosen pembimbing II. Terimakasih banyak atas segala waktu dan bimbingan yang bapak berikan.
5. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT dan Ir. Susilowati, MSi selaku dosen penguji.
6. Setiono, ST, MSc selaku dosen Pembimbing Akademis.
7. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku Ketua Laboratorium Keairan dan Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terimakasih atas segala motivasi, petuah dan bimbingannya selama ini.
ix
8. Pak Sunyoto selaku laboran Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terimakasih atas segala bantuannya selama ini.
9. Keluarga tercinta yang selalu menjadi penyemangat dan panutan hidup.
10. Teman seperjuangan, Andy Tri Utomo dan Sad Mei Nuraini. Bersama kita bisa. Terimakasih atas kebersamaan dan kekompakkannya selama ini.
11. Sahabat-sahabat tercinta,Yudith Reinawati, Shinta Giur L, Devinta Puspa, Ernha Nindyantika, Siti Rahmi, Rena Sempana, dan Ria Kurniawati. Terimakasih atas segala kebersamaan, suka dan dukanya selama ini. Salam Cobra.
12. Teman- teman laboratorium, Wahyu Utomo, Adi Prasetya N, Ghea Bima dan Syaiful Khafidz. Terimakasih atas segala bantuan dan motivasinya.
13. Teman satu atap, Kesti Rahayu, Aninda Tri Hapsari dan Keluarga Bapak Zukri. Terimakasih atas semua nasihatnya dan kebersamaan selama ini.
14. Kontrakan Gapuk yang selalu menghibur. Semoga tidak menjadi gapuk selamanya.
15. Kelompok KP bahagia, KP Solo-Kertosono Seksi II, terimakasih atas semua doa dan dukungannya.
16. Semua Teman-teman Teknik Sipil Angkatan 2008. Terimakasih atas doa dan bantuannya selama ini. Semangat terus teman-teman.
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, Mei 2012
Penulis
Tabel 4-20. Perhitungan Storage dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Pada Routing Waduk .................................................................................................. 73
Tabel 4-21. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Resevoir Routing ................................................................................... 78
Tabel 4-22. Perhitungan Storage dan Outflow Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida
2 Pada Routing Waduk ............................................................................. 80
xv
DAFTAR NOTASI
b Lebar mercu (cm) Cd Koefisien debit Koefisien debit
Co Konstanta Debit (1,3) C1 Fungsi p/hd dan H1/hd C2 Faktor Koreksi Untuk Permukan Hulu (1)
dS Storage (m 3 /dt)
g 2 Percepatan gravitasi (cm/dt )
h Tinggi energi di hulu mercu (cm)
hd Tinggi energi rencana di atas mercu (cm)
h maks Tebal air maksimum di atas mercu (cm) Tinggi spillway (cm)
ho Tebal air di atas puncak Mercu Ogee (cm)
I 3 Inflow (cm /dt) I(t) 3 Inflow (m /dt)
K,n Parameter untuk berbagai kemiringan hilir L Lebar efektif mercu (cm)
O 3 Outflow (cm /dt) P
Tinggi spillway (cm) Q 3 Debit (cm /dt)
Q(t) 3 Debit (m /dt) Qhb 3 Debit Hydraulic Bench (cm /dt) S 3 Storage (cm /dt)
t Waktu (detik)
V 3 Volume (cm ) X,Y Koordinat permukaan hilir
Interval waktu (dt)
xviii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Penempatan air sebagian besar terdapat di laut/air asin dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air dan lautan es, air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti suatu siklus hidrologi. Siklus hidrologi merupakan proses yang dilalui air melalui penguapan, hujan dan aliran air di atas permukaan tanah (run off, meliputi mata air, muara, sungai) menuju laut. Evaporasi dari tanah, laut, atau air permukaan terkondensasi membentuk awan yang selanjutnya menjadi hujan yang jatuh ke permukaan bumi.
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. Bangunan pelimpah (spillway) adalah bangunan pelengkap suatu bendungan yang berfungsi untuk mengalirkan air banjir agar tidak membahayakan tubuh bendungan (Chanson, 1994). Terdapat berbagai tipe bangunan pelimpah dan untuk menentukan tipe bangunan yang sesuai diperlukan suatu studi yang luas dan mendalam sehingga diperoleh altematif yang ekonomis. Bangunan pelimpah yang paling umum dipergunakan pada bendungan urugan yaitu pelimpah terbuka dengan ambang tetap.
Umumnya pelimpah 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.
Peningkatan kapasitas spillway dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain : menambah lebar spillway dan melakukan modifikasi spillway dengan merubah bentuk mercu. Pada prinsipnya cara tersebut dilakukan dengan tetap mempertahankan volume waduk serta elevasi puncak spillway. Pada tahun 2011, Endah Putri Nurviana, Pertiwi Agusari dan Yuliana Sabila telah melakukan penelitian dengan cara memodifikasi mercu spillway. Perubahan mercu spillway yang semula tipe Ogee dimodifikasi menjadi labyrinth crest (Trapesium Tipe I, Cocor Bebek, dan Gergaji) dengan tetap menjaga elevasi puncak mercu. Hasil penelitian yang telah dilakukan terjadi peningkatan kapsitas debit pelimpah pada masing-masing modifikasi.
Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi puncak spillway dengan bentuk labyrinth crest yang berbeda dari penelitian sebelumnya yaitu tipe deret sinusoida. 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 perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana parameter peningkatan aras muka air waduk yang terjadi pada mercu Ogee?
2. Berapa besarnya persentase kenaikkan kapasitas debit pada perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida dibanding dengan mercu Ogee?
3. Bagaimana pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap proses routing banjir?
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 30 x 30 cm 2 dan panjang 180 cm.
5. Spillway dibuat 2 bentuk yaitu bentuk mercu Ogee dan bentuk puncak tipe
deret sinusoida yang masing-masing ukuran lebarnya 18 cm dan 28,29 cm.
6. Hasil pengukuran volume hydraulic bench dan pengukuran waktu oleh stopwatch dianggap benar.
7. Asumsi volume tampungan di hulu spillway (pelimpah) guna menganalisis pengaruh penelusuran banjir adalah berbentuk trapesium dengan ukuran 600 cm x 600 cm dan kemiringan 1:1,5.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui perilaku aliran yang terjadi dengan mercu Ogee.
2. Mengetahui persentase kenaikkan kapasitas debit yang melimpah dengan perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida.
3. Mengetahui pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap proses routing banjir.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi banyak pihak sebagai berikut:
1. Praktis Memberi informasi untuk mengatasi kenaikan aras muka air waduk yang
dapat membahayakan tubuh bendungan.
2. Teoritis Menerapkan teori ilmu hidroteknik. Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya dibidang bangunan air.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
2.1.1 Umum
Perubahan iklim global sebagai implikasi dari pemanasan global telah mengakibatkan ketidakstabilan atmosfer di lapisan bawah terutama yang dekat dengan permukaan bumi. Pemanasan global ini disebabkan oleh meningkatnya gas-gas rumah kaca yang dominan ditimbulkan oleh industri-industri. Gas-gas rumah kaca yang meningkat ini menimbulkan efek pemantulan dan penyerapan terhadap gelombang panjang yang bersifat panas (inframerah) yang diemisikan oleh permukaan bumi kembali ke permukaan bumi (Armi Susandi, 2008).
Perubahan iklim telah menyebabkan fluktuasi curah hujan tinggi dan mengubah pola agihan 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).
Jumlah air di bumi sebesar 1,386 milyar km 3 , yang sebagian besar adalah air laut yaitu sebesar 96,5%. Sisanya 1,7% berupa es di kutub: 1,7% sebagai air tanah dan
hanya 0,1% merupakan air permukaan dan air di atmosfer. Jumlah air permukaan dan air atmosfer pada suatu waktu relatif kecil. Namun, karena proses pembentukannya terjadi secara terus-menerus, maka jumlahnya dalam satu tahun cukup besar. 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 (Bambang Triatmodjo, 2008).
Salah satu akibat dari pemanasan global yang saat ini terjadi adalah pola cuaca dan iklim yang tidak beraturan. Hal ini berdampak pada perubahan pola curah hujan, kenaikan muka air laut, dan suhu udara, serta peningkatan kejadian iklim ekstrim berupa banjir dan kekeringan.
Pola curah hujan di wilayah Indonesia dapat dibagi menjadi tiga, yaitu pola moonson, pola ekuatorial dan pola lokal. Pola Moonson dicirikan oleh bentuk pola hujan yang bersifat unimodal (satu puncak musim hujan yaitu sekitar Desember). Selama enam bulan curah hujan relatif tinggi (biasanya disebut musim hujan) dan enam bulan berikutnya rendah (bisanya disebut musim kemarau). Secara umum musim kemarau berlangsung dari April sampai September dan musim hujan dari Oktober sampai Maret. Pola ekuatorial dicirikan oleh pola hujan dengan bentuk bimodal, yaitu dua puncak hujan yang biasanya terjadi sekitar bulan Maret dan Oktober saat matahari berada dekat ekuator. Pola lokal dicirikan oleh bentuk pola hujan unimodal (satu puncak hujan) tetapi bentuknya berlawanan dengan pola hujan pada tipe moonson (Edvin Aldrian, R. Dwi Susanto, 2003).
Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air hujan terkonsentrasi (Wesli, 2008). Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Perbedaan besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam perencanaan berbagai macam bangunan air.
Intensitas curah hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi pendek dan meliputi daerah yang tidak luas. Hujan yang meliputi daerah luas, jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air bagaikan
(Suroso, 2006, dalam www.mtnugraha.wordpress.com/2009/04/02/metode-intensitas-curah-hujan).
ditumpahkan
dari
langit
Kondisi iklim pada masa peralihan dari musim hujan mengakibatkan kondisi Daerah Aliran Sungai (DAS) diperkirakan masih cukup tinggi. Peristiwa jebolnya Situ Gintung ditengarai sebagai akibat baban berlebih pada spillway yang kurang cepat menyalurkan kenaikan muka air (Fadli Syamsudin, 2009 dalam www.bakosurtanal.go.id/bakosurtanal/faktor-cuaca-pada-bencana-situ-gintung ).
Spillway tambahan seringkali dibangun guna meningkatkan kapasitas spillway yang ada. Namun, upaya ini seringkali terkendala karena keadaan lapangan yang tidak mendukung atau karena spillway yang diperlukan untuk maksud tersebut terlalu tinggi. Dalam banyak kasus, modifikasi pada spillway yang ada merupakan alternatif yang dimungkinkan. Alternatif ini dipilih karena dapat memanfaatkan spillway yang ada dan tidak mengurangi volume tampungan yang dibutuhkan (Hays
Khatsuria, 2008 dalam www.hydrotopics.wordpress.com).
dan Taylor,
Rajnikant
Peningkatan kapasitas spillway dapat dilakukan dengan cara menambah panjang aliran atau dengan merubah bentuk mercu spillway sehingga dapat menambah koefisien debit. Perubahan konstruksi sebuah labyrnth weir pada puncak spillway merupakan cara efektif untuk menambah kapasitas debit dengan pengoperasian yang sama. Tipe ini terdiri dari serangkaian dinding tipis yang mempunyai perulangan bentuk yang sama, misalnya bentuk segitiga atau trapesium. Beberapa tahun terakhir, penggunaan labyrinth spillway sudah mendunia. Namun, pedoman dan petunjuk teoritis mengenai tipe ini belum sepenuhnya ditetapkan. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti rasio tinggi puncak, sudut kemiringan yang dapat mempengaruhi besarnya kapasitas spillway (Khode, B.V. dan Tembhurkar, A.R, 2010).
Labyrinth crest umumnya digunakan untuk mendapatkan kapasitas air yang lebih besar, karena labyrinth crest memiliki lebar lintasan yang lebih besar dan memiliki bentuk yang bersudut-sudut sehingga akan mempengaruhi pola aliran. Oleh sebab itu, sulit untuk memperkirakan besarnya limpasan pada beragam ketebalan air di atas crest. Satu-satunya cara untuk mendapatkan besarnya debit Labyrinth crest umumnya digunakan untuk mendapatkan kapasitas air yang lebih besar, karena labyrinth crest memiliki lebar lintasan yang lebih besar dan memiliki bentuk yang bersudut-sudut sehingga akan mempengaruhi pola aliran. Oleh sebab itu, sulit untuk memperkirakan besarnya limpasan pada beragam ketebalan air di atas crest. Satu-satunya cara untuk mendapatkan besarnya debit
Ada 3 macam penggunaan pelimpah modifikasi pada penelitian sebelumnya yaitu pelimpah modifikasi dengan bentuk puncak deret trapesium, cocor bebek dan gergaji. Pelimpah modifikasi jenis trapesium merupakan spillway dengan bentuk deretan trapesium dan segitiga sama sisi yang saling bersinggungan. Pelimpah modifikasi Cocor Bebek merupakan spillway dengan bentuk puncak setengah lingkaran, sedangkan pelimpah modifikasi Gergaji merupakan spillway dengan bentuk segitiga sama sisi. Masing-masing jenis modifikasi dikenai 2 tipe perilaku aliran. Contohnya pada pelimpah modifikasi trapesium, dibedakan menjadi modifikasi trapesium tipe 1 dan 2. Penggunaan jenis trapesium tipe 1 dan 2 hanya dibedakan pada perilaku perubahan bentuk spillway saja. Dimana jenis trapesium
2 merupakan kebalikkan dari trapesium tipe 1.
Berdasarkan penelitian pelimpah modifikasi Trapesium Tipe 1 diperoleh hasil peningkatan kapasitas debit sebesar 173,94% dan pelimpah modifikasi Trapesium Tipe 2 memiliki kapasitas peningkatan debit sebesar 165,35%. Pelimpah modifikasi Cocor Bebek Tipe 1 terjadi peningkatan debit sebesar 131,3460% dan pelimpah modifikasi Cocor Bebek Tipe 2 terjadi peningkatan debit sebesar 96,6441%. Pelimpah modifikasi Gergaji Tipe 1 terjadi peningkatan debit sebesar 177,82% dan pada pelimpah modifikasi Gergaji Tipe 2 terjadi peningkatan debit sebesar 170%. Ini menunjukkan adanya peningkatan kapasitas pelimpah pada masing-masing pelimpah (spillway) modifikasi dalam melimpahkan aliran lebih besar dibandingkan spillway tipe Ogee (Endah Nurviana Putri, Pertiwi Agusari dan Yuliana Sabila, 2011).
Seperti halnya mercu Ogee, bentuk puncak tipe deret sinusoida 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 setengah lingkaran mempunyai lebar bukaan atau lintasan air lebih besar dibanding dengan mercu Ogee. Tinggi ambang pelimpah dibuat sama dengan tinggi ambang pelimpah asli.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Pelimpah (Spillway)
Pelimpah (spillway) adalah suatu struktur yang digunakan untuk mengontrol pelepasan arus dari bendungan atau tanggul ke daerah hilir. Spillway meloloskan banjir, sehingga air tidak melampaui tanggul atau tubuh bendungan. Pada prinsipnya fungsi pelimpah untuk menghindari kerusakan bendungan. Berikut merupakan bagian-bagian penting dari bangunan pelimpah:
1. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures) Digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatan aliran datang kecil tetapi debit airnya besar.
2. 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.
3. Bangunan peredam energi (energy dissipator) Digunakan untuk meredam energi air agar tidak merusak bagian saluran dan bagian hilir saluran pengangkut air.
Berikut merupakan jenis spillway, antara lain:
1. Spillway Terkendali Spillway terkendali memiliki struktur mekanik atau pintu air untuk mengatur aliran air, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2-1. Desain ini memungkinkan mengatur aras (level) muka air waduk, baik untuk penyimpanan air maupun untuk pengendalian banjir.
Sumber: Rush, J., 2010 dalam www.mcdlifesciences.com
Gambar 2-1 Spillway Terkendali
2. Spillway Tidak Terkendali Spillway tidak terkendali, tidak memiliki pintu, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2-2. Ketika air melampaui puncak spillway, air dari waduk mulai mengalir. Semua volume penyimpanan dalam waduk di atas puncak spillway hanya digunakan untuk penyimpanan sementara air, sehingga waduk sebagai pengendali banjir dapat berfungsi.
Sumber: Fleming, Gannet, Michel H.J, 2011
Gambar 2-2 Spillway Tak Terkendali
2.2.2 Puncak Pelimpah (Crest Spillway)
Crest spillway adalah bagian teratas tubuh spillway. Letak puncak spillway bersama tubuh spillway diusahakan tegak lurus arah aliran, agar aliran yang menuju spillway terbagi secara merata.
Berdasarkan bentuk puncak, puncak pelimpah dibagi menjadi:
1. Pelimpah ambang tipis (tajam) Pelimpah ambang tipis adalah suatu struktur bangunan air dengan panjang mercu searah aliran sama dengan atau lebih kecil dari dua millimeter. Pelimpah dikatakan pelimpah ambang tipis bila arus yang terjadi tidak menempel pada ambang atau dengan batasan t<0,5h dengan t adalah tebal ambang peluapan searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas peluap.
2. Pelimpah ambang lebar Pelimpah ambang lebar adalah suatu struktur bangunan air dengan garis-garis aliran bergerak secara paralel antara satu dengan yang lain paling sedikit pada suatu jarak yang pendek. Jadi, distribusi tekanan hidrostatis dianggap terjadi pada satu tampang kendali. Pelimpah ambang lebar bila arus yang terjadi
menempel pada ambang atau t>0,66h dengan t adalah tebal ambang peluapan searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas peluap.
Beragam bentuk spillway telah dikembangkan oleh para ahli, beberapa diantaranya ditunjukan dalam Tabel 2-1. Tabel 2-1. Persamaan Debit pada Tiap Jenis Pelimpah
Tipe Spillway
Keterangan Puncak Spillway tipe Ogee tanpa pintu
Persamaan
Q = CLH 3/2 Q
= debit C = koefisien debit
= panjang efektif H = total head pada crest
Puncak Spillway H 1 = total head dari atas
Q = CL(H 3/2 -H tipe Ogee dengan pintu 3/2 1 2 )
pintu H 2 = total head dari bawah
pintu C = koefisien
C 0 = koefisien antara H and
Q=C (2
)H Pelimpah Morning Glory 3/2 0 S Rs R S = radius puncak overflow
H = total head
Beberapa jenis spillway yang umumnya digunakan di Indonesia, antara lain:
1. Tipe spillway Ogee dengan pintu (Spillway Terkendali)
Tipe spillway Ogee dengan pintu digunakan di bendungan berikut ini:
a. Bendungan Cirata (Kabupaten Purwakarta) a. Bendungan Cirata (Kabupaten Purwakarta)
c. Bendungan Wlingi (Kabupaten Blitar)
d. Bendungan Sengguruh (Kabupaten Malang) Gambar spillway Ogee dengan pintu pada Bendungan Selorejo ditunjukkan pada Gambar 2-3.
Sumber: www.pustaka.pu.go.id , 2010 Gambar 2-3 Spillway Ogee dengan Pintu Pada Bendungan Selorejo
2. Tipe spillway Ogee tanpa pintu (Spillway Tak terkendali) Tipe spillway Ogee tanpa pintu digunakan di bendungan berikut ini:
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) Gambar Spillway Ogee tanpa pintu pada Bendungan Palasari ditunjukkan pada Gambar 2-4.
Sumber: www.wisatabalibarat.wordpress.com , 2011 Gambar 2-4 Spillway Ogee tanpa Pintu pada Bendungan Palasari
Kelebihan kelebihan yang dimiliki mercu Ogee, antara lain:
a. Karena peralihannya yang bertahap, bangunan pengatur ini tidak banyak mempunyai masalah dengan benda benda terapung.
b. Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang terangkut oleh saluran peralihan.
c. Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak. Kelemahan kelemahan yang dimiliki mercu tetap, antara lain:
a. Aliran pada bendung menjadi nonmoduler jika nilai banding tenggelam
H 2 /H 1 melampaui 0,33.
b. Hanya kemiringan permukaan hilir 1:1 saja yang bisa dipakai.
c. Aliran tidak dapat diatur.
3. Tipe Spillway Morning Glory Pelimpah jenis ini disebut morning glory karena bentuknya mirip dengan bunga kecubung. Disamping dikenal sebagai pelimpah morning glory, dikenal juga sebagai pelimpah bell-mouth, karena mirip dengan mulut lonceng. Pelimpah morning glory dibangun dengan mempertimbangkan beda tinggi antara daerah hulu dan hilir serta manfaatnya bagi daerah sekitar. Pelimpah morning glory ini memiliki kapasitas debit yang lebih besar 3. Tipe Spillway Morning Glory Pelimpah jenis ini disebut morning glory karena bentuknya mirip dengan bunga kecubung. Disamping dikenal sebagai pelimpah morning glory, dikenal juga sebagai pelimpah bell-mouth, karena mirip dengan mulut lonceng. Pelimpah morning glory dibangun dengan mempertimbangkan beda tinggi antara daerah hulu dan hilir serta manfaatnya bagi daerah sekitar. Pelimpah morning glory ini memiliki kapasitas debit yang lebih besar
a. Bendungan Cileunca (Kabupaten Bandung)
b. Bendungan Cipanunjang (Kabupaten Bandung)
c. Bendungan Jatiluhur (Kabupaten Purwakarta)
d. Bendungan Riam Kanan (Kalimantan Selatan) Gambar Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur ditunjukkan pada Gambar 2-5.
Sumber: Andrijanto, Rahmat Sudiana dalam www.jatiluhurdam.wordpress.com , 2009
Gambar 2-5 Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur
Mercu bulat adalah bentuk mercu yang lazim digunakan di Indonesia. Hal ini dikarenakan:
1. Bentuknya sederhana sehingga mudah dalam pelaksanaannya.
2. Lebih tahan terhadap benturan batu, karena mempunyai bentuk mercu yang
besar.
3. Bentuk mercu bendung diperkuat oleh pasangan batu candi atau beton sehingga tahan terhadap goresan dan abrasi.
Dalam penilitian ini digunakan spillway tidak berpintu, dengan mercu modifikasi dari mercu Ogee menjadi bentuk puncak tipe deret sinusoida yang terlihat pada Gambar 2-6.
Gambar 2-6 Spillway Modifikasi Puncak Tipe Deret Sinusoida
2.2.3 Mercu Ogee
Waduk pada umumnya dilengkapi dengan bangunan spillway sebagai bangunan pengaman tubuh bangunan agar tidak terjadi overtopping. Banyak spillway menggunakan tipe mercu Ogee. Mercu Ogee adalah sebuah mercu bendung yang memiliki bentuk tirai luapan ambang tajam. Oleh karena itu, mercu ini tidak akan memberikan tekanan sub atmosfir pada permukaan mercu sewaktu bendung mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit rendah, air akan memberikan tekanan kebawah pada mercu. Bentuk mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 2-7 dan prototipe mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 2-8.
Gambar 2-7 Tampak Atas dan Potongan A-A pada Mercu Ogee
Gambar 2-8 Prototipe Percobaan Mercu Ogee Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, US Army Corp of
Engineers telah mengambangkan persamaan berikut: =
h d = tinggi energi rencana diatas mercu K,n = parameter untuk berbagai kemiringan hilir
Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung tipe Ogee (Kriteria Perencanaan, KP-02) adalah sebagai berikut:
dengan: Q 3 = debit (cm /dt)
Cd = koefisien debit (C 0 C 1 C 2 )
C 0 = konstanta (1,30)
C 1 = fungsi p/h d dan H 1 /h d
C 2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu (1)
g 2 = percepatan gravitas (981cm/dt )
b = panjang mercu (cm)
H = tinggi air di atas mercu (cm)
2.2.4 Puncak Tipe Deret Sinusoida
Puncak tipe deret sinusoida merupakan hasil modifikasi dari puncak tipe deret cocor bebek. Penelitian puncak tipe deret cocor bebek yang dilakukan Pertiwi Agusari memiliki bentuk deretan setengah lingkaran. Dalam percobaan sebelumnya menggunakan 2 sisi bentuk yaitu puncak tipe cocor bebek 1 dan cocor bebek tipe 2. Untuk sketsa bentuk puncak tipe deret cocor bebek 1 dan 2 ditunjukan pada Gambar 2-9 dan 2-10.
Gambar 2-9 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 1
Gambar 2-10 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 2
Pada penelitian ini juga dilakukan perlakuan yang sama seperti halnya penelitian sebelumnya, yaitu dengan menggunakan 2 sisi yang berbeda. Untuk sketsa bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2 ditunjukan pada Gambar 2-11 dan 2-12.
Gambar 2-11 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Gambar 2-12 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Sketsa bentuk tampak atas dan potongan A-A dari puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2 ditunjukkan pada Gambar 2-13.
Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Potongan A-A Puncak Tipe Deret Sinusoida
Gambar 2-13 Tampak Atas dan Potongan A-A dari Puncak Tipe Deret Sinusoida
1 dan 2
Persamaan untuk memperkirakan debit yang mengalir melalui spillway menurut Tullis (1995) adalah:
dengan: Q 3 = debit (cm /dt)
= koefisien debit L = Lebar efektif mercu (cm)
1 2 + 3 = Tinggi spillway (cm)
g = percepatan gravitasi (981 cm/dt 2 )
Nilai lebar efektif mercu (L) ditunjukan pada Gambar 2-14.
Gambar 2-14 Nilai Lebar Mercu Spillway Tipe Deret Sinusoida
Puncak tipe deret sinusoida hakikatnya adalah mercu Ogee yang dimodifikasi pada bagian puncaknya. Puncak tipe deret sinusoida memiliki bentuk yang terdiri dari beberapa deretan setengah lingkaran yang saling bersinggungan. Dengan demikian, lebar puncak jauh lebih panjang dari mercu Ogee. Modifikasi ini diharapkan mampu melimpahkan debit yang lebih besar dibanding dengan mercu Ogee pada ketebalan air yang yang sama.
Keunggulan dari modifikasi puncak tipe deret sinusoida ini antara lain:
1. Meningkatkan kapasitas debit spillway. Ini membantu mencegah kenaikan abnormal pada aras (level) permukaan air waduk.
2. Karena memiliki kapasitas debit tinggi, maka dapat melimpahkan debit dengan ketebalan air diatas puncak yang lebih tipis. Hal ini akan dapat mengurangi aras (level) muka air maksimum di waduk.
3. Dengan modifikasi bentuk puncak maka tampungan waduk tidak akan berubah.
Bila kapasitas spillway ditingkatkan kemungkinan fungsi pengendalian banjir berkurang, akan tetapi peningkatan kapasitas spillway bisa mengurangi laju Bila kapasitas spillway ditingkatkan kemungkinan fungsi pengendalian banjir berkurang, akan tetapi peningkatan kapasitas spillway bisa mengurangi laju
Gambar 2-15 Prototipe Percobaan Puncak Tipe Deret Sinusoida
2.2.5 Analisis Hidrolis
Perhitungan debit menggunakan persamaan sebagai berikut:
VQ
(2.4) t
dengan: Q 3 = debit (m /dt atau liter/dt)
V 3 = volume (m atau liter) t = waktu (detik)
2.2.6 Reservoir Routing
Reservoir routing adalah proses untuk memperhitungkan aliran keluar (outflow hydrograph ) dari sebuah reservoir, berdasarkan aliran masuk (inflow hydrograph) dan karakteristik aliran keluar melalui bangunan pelimpah.
Horison waktu dibagi menjadi interval durasi , diindeks oleh j, yaitu, dan persamaan kontinuitas terintegrasi atas setiap Horison waktu dibagi menjadi interval durasi , diindeks oleh j, yaitu, dan persamaan kontinuitas terintegrasi atas setiap
dengan:
3 dS = Storage (m /dt)
3 I(t) = Inflow (m /dt)
3 Q(t) = Debit (m /dt) = Interval waktu (dt)
Sumber: Chow, V. T. 1959 Gambar 2-16 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing
Nilai arus masuk tersebut pada awal dan akhir dari interval waktu ke j-th adalah I J dan I j+1 , dan nilai-nilai yang keluar adalah Q j dan Q j+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, S j
j+1 , dapat ditemukan dengan menulis ulang persamaan sebagai berikut: (2.6)
j+1 -S j = - j+1 -S j = -
j+1 , S j = Storage (m /dt)
j+1 , I j = Inflow (m /dt)
3 j+1 , Q j = Debit
(m /dt)
Nilai Q j dan S j diketahui pada interval waktu ke-j dari perhitungan selama selang waktu sebelumnya. Oleh karena itu, Persamaan (2.6) berisi dua variabel yang
diketahui, yaitu, Q j+1 dan S j+1 . Persamaan (2.6) dapat juga ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut: (2.7)
Ilustrasi mengenai outflow ditampilkan pada Gambar 2-17.
Sumber: Chow, V. T. 1959 Gambar 2-17 Pengembangan Fungsi Storage-Outflow, Storage-Elevation dan
Elevation-Outflow
Untuk menghitung outflow, Q j+1 dari Persamaan (2.7), diperlukan fungsi storage- outflow dan Q. Metode untuk mengembangkan fungsi ini menggunakan hubungan elevasi, volume, outflow yang ditampilkan dalam Gambar 2-16. Hubungan antara Untuk menghitung outflow, Q j+1 dari Persamaan (2.7), diperlukan fungsi storage- outflow dan Q. Metode untuk mengembangkan fungsi ini menggunakan hubungan elevasi, volume, outflow yang ditampilkan dalam Gambar 2-16. Hubungan antara
diambil sebagai interval waktu hidrograf inflow. Untuk nilai tertentu elevasi air permukaan, nilai-nilai penyimpanan S dan debit Q ditentukan, maka nilai dari 2s/
dihitung dan diplot pada sumbu horisontal grafik dengan nilai arus perpindahan Q pada sumbu vertikal (bagian (c) dalam Gambar 2-17)
Dalam penelusuran aliran melalui selang waktu j, semua persyaratan di sisi kanan Persamaan (2.7) diketahui, sehingga nilai dapat dihitung. Nilai dari Q j+1 dapat ditentukan dari fungsi volume-outflow 2s/
lawan Q, baik grafis atau dengan interpolasi linear dari nilai tabel. Untuk mengatur data yang dibutuhkan pada interval waktu berikutnya, nilai dihitung dengan persamaan:
Perhitungan ini kemudian diulang untuk periode penelusuran aliran berikutnya.
2.2.7 Analisis Karakteristik Korelasi Dua Parameter
Analisis korelasi merupakan salah satu teknik statistik yang digunakan untuk menganalisis hubungan antara dua variabel atau lebih yang bersifat kuantitatif. Dasar dari analisis ini karena adanya perubahan sebuah variabel yang disebabkan atau akan diikuti dengan perubahan variabel lain. Analisis korelasi pada penelitian ini menggunakan software curve expert. Hasil keluaran dari program ini yaitu persamaan yang digunakan, koefisien korelasi dan grafik hubungan antara dua variabel. Terdapat berbagai macam persamaan yang diproses dalam progam ini, antara lain Quadratic Fit, Exponential Fit, Polynomial Rit, Heat Capacity Model, Harris Model , dan lain-lain. Semakin besar koefesien korelasi maka semakin besar keterkaitan perubahan suatu variabel dengan variabel yang lain.
Analisis korelasi ini digunakan dalam penggunaan grafik hubunganan antara debit terukur dengan tinggi air di hulu, koefisien debit dengan tinggi air di hulu maupun Analisis korelasi ini digunakan dalam penggunaan grafik hubunganan antara debit terukur dengan tinggi air di hulu, koefisien debit dengan tinggi air di hulu maupun
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Tahap-tahap yang sistematis runtut dan saling berkesinambungan disusun untuk memperoleh hasil yang maksimal serta untuk menghindari timbulnya kesulitan yang mungkin terjadi pada saat penelitian.
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 bertempat di Laboratorium Hidrolika, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret.
3.3 Peralatan dan Bahan
Peralatan di Laboratorium Hidrolika antara lain:
1. Open Flume Merupakan alat utama dalam percobaan pelimpah air. Flume ini, sebagian
besar komponennya terbuat dari acrilic dan memiliki bagian-bagian penting, yaitu:
1) Saluran air, tempat utama dalam percobaan ini, untuk meletakkan model pelimpah. Saluran berupa talang dengan penampang 30x30 cm 2 dan
panjang 180 cm. Saluran terbuat dari akrilik sehingga memilki dinding transparan untuk mempermudah pengamatan.
2) Hyrdraulic Bench, bak penampung yang berfungsi menampung air yang akan dialirkan ke talang maupun yang keluar dari saluran.
3) Pompa air, terletak di hydraulic bench, berfungsi untuk memompa air agar bisa didistribusikan sepanjang talang air. Pompa ini dilengkapi dengan tombol on/off otomatis untuk supply listrik 220/240 V, 50 Hz.
4) Kran debit, merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya debit yang keluar dari pompa. Memiliki skala bukaan debit 6-9 range.
5) Roda pengatur kemiringan, terletak di hulu saluran yang bisa diputar secara manual untuk mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang diinginkan. Roda pengatur bed slope ini memiliki skala untuk maximum positive bed slope + 3,0 % dan maximum negative bed slop 1,0 %.
6) Reservoir digunakan untuk menampung air yang keluar dari open flume (bagian hilir).
Sketsa rangkaian open flume yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3-1.
Sumber: Pertiwi Agusari, 2011
Gambar 3-1 Sketsa Rangkaian Open Flume
2. Pelimpah
Model khusus yang dibuat dari akrilik dan kayu, terdiri dari 2 bagian, yaitu:
1) Bagian atas Bagian ini bisa dilepas pasang. Pada penelitian pertama dipasang mercu Ogee, dan penelitian kedua diganti dengan modifikasi bentuk puncak tipe deret sinusoida.
2) Bagian bawah Bagian utama spillway yang tidak bisa diubah-ubah.
3. Stopwatch
Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran.
4. Pompa Air Pompa air digunakan untuk memompa air yang ada pada tampungan hydraulic
bench agar dapat mengalir pada open flume. Dalam penelitian ini digunakan sebanyak 3 buah pompa.
5. Kamera Kamera digunakan untuk mengabadikan gambar maupun video saat penelitian
dilakukan/sebagai dokumentasi.
6. Mistar ukur Mistar ukur digunakan untuk mengukur panjang loncatan hidrolis.
7. Kelereng Kelereng digunakan untuk meredam aliran air yang mengalir pada open flume.
8. Peralatan Penunjang (gayung, selang dan obeng) Gayung dan selang digunakan untuk penggantian air, sedangkan obeng
digunakan untuk mengencangkan skrup-skrup pada peralatan yang longgar.
Bahan yang dipakai selama penelitian yaitu:
1. Air bersih Aliran air yang digunakan adalah air bersih, air yang tidak membawa sedimen.
2. Malam Malam digunakan sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah dengan dasar atau dinding flume dan celah antara balok kayu dengan dinding flume, agar tidak terjadi kebocoran maupun rembesan.
3.4 Langkah Penelitian
3.4.1 Persiapan Alat
Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume, karena alat ini harus dirangka dan dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara sempurna. Langkah- langkah untuk menyiapkan flume adalah sebagai berikut:
1. Mempersiapkan alat yang dimodifikasi dengan alat-alat lain.
2. Mempersiapkan model pelimpah dengan bentuk mercu Ogee dan bentuk tipe deret sinus soida yang terbuat dari akrilik dan kayu.
3. Mengisi hydraulic bench dengan air bersih sampai pompa terendam air, karena jika pompa air tidak terendam air maka akan terbakar.
4. Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan menutup celah antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran, agar tidak bocor.
Persiapan alat tidak hanya diawal, tetapi juga pada setiap pergantian setting percobaan.
3.4.2 Pengecekan Alat (Kalibrasi Alat Ukur Debit)
Pengecekan alat dilakukan setelah alat benar- benar siap dipakai. Pengecekan dilakukan untuk mengetahui nilai pembacaan alat lebih akurat, sesuai dengan apa yang sebenarnya terjadi. Dalam penelitian ini dilakukan pengecekan kalibrasi alat pengukur debit pada hydraulic bench.
Kalibrasi alat ukur debit dilakukan untuk mengetahui apakah debit yang terbaca pada hydraulic bench sama dengan yang dialirkan oleh pompa. Sehingga diketahui bahwa alat ukur debit pada hydraulic bench berfungsi baik. Kalibrasi debit dilakukan sebagai berikut:
1. Menghidupkan pompa setelah hydraulic bench terisi cukup oleh air untuk membuat sirkulasi aliran.
2. Membuka kran pengatur debit aliran pada skala yang diinginkan.
3. Pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur debit yang terdapat pada
hydraulic bench , pengukuran dilakukan setelah aliran pada saluran stabil.
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
1) Menutup katup dimana air dari saluran akan masuk kembali ke hydraulic bench .
2) Pada saat yang bersamaan permukaan air pada pipa pengukur yang sudah ada skala volumenya akan naik, menghitung dengan stopwatch waktu yang diperlukan untuk mencapai volume yang diinginkan.
3) Debit diperoleh dengan membandingkan antara volume dengan waktu.
4. Pengukuran debit pada aliran yang dialirkan oleh pompa. Langkah- langkahnya adalah sebagai berikut:
1) Menyiapkan ember kecil untuk menampung air.
2) Menampung air yang keluar dari saluran tetapi sebelum air masuk ke hydraulic bench .
3) Saat air mulai masuk ke ember, menghidupkan stopwatch dan mematikan stopwatch saat ember berisi air tersebut diangkat.
4) Menghitung volume air yang tertampung dalam ember dengan menggunakan gelas ukur.
5) Volume yang diperoleh dibagi waktu yang terjadi / waktu yang terbaca pada stopwatch tadi sehingga diperoleh debit aliran yang terjadi.
5. Mengulangi kegiatan ke-2 dan kegiatan ke-3 pada beberapa variasi skala kran pengatur debit yang diinginkan.