Karakteristik Aliran Air dan Penggerusan Melalui Pintu Tonjol Pada Aliran Tidak Sempurna Dengan Uji Model Fisik Dua Dimensi.

KARAKTERISTIK ALIRAN AIR DAN PENGGERUSAN
MELALUI PINTU TONJOL PADA
ALIRAN TIDAK SEMPURNA DENGAN
UJI MODEL FISIK DUA DIMENSI
Robby Nursam
NRP: 0121011
Pembimbing: Ir. Endang Ariani, Dipl. HE.
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA
BANDUNG

ABSTRAK

Berbagai macam bangunan dan peralatan telah dikembangkan agar
pengelolaan air irigasi pada jaringan irigasi menjadi efektif. Agar pengelolaan itu
menjadi efektif, maka debit harus diukur dan diatur pada cabang saluran dan pada
bangunan sadap tersier. Salah satu alat modifikasi dari pintu sorong yang dapat
mengatur dan mengukur debit adalah pintu tonjol.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan karakteristik aliran
dan penggerusan melalui pintu tonjol pada aliran tidak sempurna dengan uji
model fisik dua demensi. Dasar pintu tonjol yang digunakan: panjang 200 cm,

lebar 40 cm, dan tinggi 12 cm, dengan kemiringan 1:2 pada udik pintu tonjol dan
1:1 pada hilir pintu tonjol, yang terbuat dari flexy glass. Sedimen yang digunakan
terdiri dari satu jenis pasir dengan diameter butir yang berbeda, yaitu jenis pasir A
adalah pasir hasil penyaringan yang lolos saringan No. 10 (≤ 2,00 mm) dan jenis
pasir B adalah pasir hasil penyaringan yang lolos saringan No. 20 (≤ 0,85 mm).
Tonjolan setengah silinder dengan radius 2 cm, 2,5 cm, dan 3 cm yang terbuat
dari kayu.
Hasil dari penelitian ini dapat disimpulkan karakteristik aliran melalui
pintu tonjol pada radius tonjolan 3 cm dan bukaan 1; 2; 3 cm menunjukkkan muka
air udik dan hilir tertinggi. Penggerusan terdalam pada aliran tidak sempurna yaitu
dengan kedalaman 8,5 cm, debit mendekaati 100% = 0,0087494195 m3/det.
Hasil analisis ukuran butir diperoleh Cu = 3,0588 dan Cc = 0,7647, maka
berdasarkan klasifikasi USCS termasuk pada simbol SP (poorly graded sand/pasir
bergradasi buruk).

vi

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

Halaman Judul

i

Surat Keterangan Tugas Akhir
Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir
Lembar Pengesahan
Pernyataan Orisinalitas Laporan Tugas Akhir
Abstrak
Prakata
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Notasi dan Singkatan
Daftar Persamaan
Daftar Lampiran
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah

1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
1.4 Sistematika Penulisan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bangunan Pengatur dan Bangunan Ukur di Jaringan Irigasi
2.2 Alat Ukur Thomson
2.3 Klasifikasi Tanah
2.3.1 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur
2.3.2 Klasifikasi Berdasarkan Pemakaian
BAB III MODEL FISIK
3.1 Deskripsi Model
3.2 Prosedur Kerja
3.2.1 Percobaan Pendahuluan
3.2.2 Percobaan Aliran dan Penggerusan
3.3 Analisis Ukuran Butir
3.3.1 Prosedur Percobaan Analisis Ukuran Butir
BAB IV ANALISIS DATA
4.1 Klasifikasi Tanah yang Digunakan
4.1.1 Analisis Ukuran Butir

4.1.2 Klasifikasi Tanah Berdasarkan USCS
4.2 Persamaan Lengkung Debit
4.3 Hasil Pengukuran Aliran Tidak Sempurna
4.3.1 Menentukan nilai Δhhilir dan Δhudik
4.3.2 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R2 dan a1

ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
xi
xii
xiv
xv
xvi
1
1

1
2
3
7
8
8
10
15
19
21
21
22
22
24
24
27
27
30
30
31

4.3.3 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R2 dan a2 35

ix

Universitas Kristen Maranatha

4.3.4 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R2 dan a3 39
4.3.5 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R2,5 dan a1 43
4.3.6 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R2,5 dan a2 47
4.3.7 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R2,5 dan a3 51
4.3.8 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R3 dan a1 55
4.2.9 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R3 dan a2 59
4.3.10 Data Hasil Perhitungan Δhhilir dan Δhudik pada R3 dan a3 63
4.4

Hasil Pengujian Penggerusan Aliran Tidak Sempurna dengan
Bukaan Pintu (a = 1, 2, dan 3 cm)
67
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
72
5.2 Saran
72
DAFTAR PUSTAKA
73
LAMPIRAN
74

x

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pintu Radial ................................................................................... 3
Gambar 2.2 Sketsa Isometrik Pintu Romijn ..................................................... 4
Gambar 2.3 Alat ukur Crump-de Gruyter ......................................................... 5
Gambar 2.4 Pintu Sorong .................................................................................. 6

Gambar 2.5 Sketsa Alat Ukur Thomson ............................................................ 8
Gambar 2.6 Klasifikasi Tanah Berdasarkan Tekstur (USDA) ........................... 10
Gambar 3.1 Saluran Hidraulik Pintu Tonjol ...................................................... 16
Gambar 3.2 Detail Pintu Tonjol ......................................................................... 17
Gambar 3.3 Meteran Taraf di Udik .................................................................... 18
Gambar 3.4 Meteran Taraf di Hilir.................................................................... 18
Gambar 3.5 Prosedur Kerja................................................................................ 20
Gambar 3.6 Saringan dan Mesin Pengguncang ................................................. 23
Gambar 4.1 Kurva Distribusi Ukuran Pasir ...................................................... 25
Gambar 4.2 Grafik Hubungan antara QThomson dan ΔhThomson ............................. 29
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R2 dan a1 ................. 34
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R2 dan a2 ................. 38
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R2 dan a3 ................. 42
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R2,5 dan a1 ............... 46
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R2,5 dan a2 ............... 50
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R2,5 dan a3 ............... 54
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R3 dan a1 ................... 58
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R3 dan a2 ................. 62
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Δhhilir, Δhudik, dan Q untuk R3 dan a3 ................. 66
Gambar 4.12 Grafik Hubungan antara Bukaan Pintu terhadap Penggerusan

pada Radius Tonjolan 2 cm............................................................ 70
Gambar 4.13 Grafik Hubungan antara Bukaan Pintu terhadap Penggerusan
pada Radius Tonjolan 2,5 cm......................................................... 70
Gambar 4.14 Grafik Hubungan antara Bukaan Pintu terhadap Penggerusan
pada Radius Tonjolan 3 cm ........................................................... 71

xi

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1
Tabel 2.1
Tabel 4.1
Tabel 4.3

Sistem Klasifikasi Unified ................................................................. 13
Sistem Klasifikasi Unified (lanjutan) ................................................. 14
Analisis Ukuran Butir Pasir ................................................................ 24

Hasil Perhitungan nilai ΔhThomson dan Q Thomson ................................. 28

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a1, dan Q= 0,0067728 ... 31
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a1, dan Q = 0,0084921... 32
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a1, dan Q = 0,0092219 .. 33
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a2, dan Q = 0,00676865..35
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a2, dan Q = 0,0084814 .. 36
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a2, dan Q = 0,0092256 .. 37
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a3, dan Q = 0,0068123.. 39
Tabel 4.11 Hasil PerhitunganNilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a3, dan Q = 0,0084925 ... 40
Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2, a3, dan Q = 0,0092256.. 41
Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a1, dan Q = 0,0067754..43
Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5 a1, dan Q = 0,0085125.. 44
Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a1, dan Q = 0,0093129..45
Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a2, dan Q = 0,0068135..47
Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5 a2, dan Q = 0,0084818.. 48
Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a2, dan Q = 0,0092674..49
Tabel 4.19 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a3, dan Q = 0,0068247..51
Tabel 4.20 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a3, dan Q = 0,0085156..52
Tabel 4.21 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R2,5, a3, dan Q = 0,0092785..53

Tabel 4.22 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a1, dan Q = 0,0067924....55
Tabel 4.23 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a1, dan Q = 0,0084876....56
Tabel 4.24 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a1, dan Q = 0,0092719... 57
Tabel 4.25 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a2, dan Q = 0,0068112... 59

xii

Universitas Kristen Maranatha

Tabel 4.26 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a2, dan Q = 0,0084898.. 60
Tabel 4.27 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a2, dan Q = 0,0093117.. 61
Tabel 4.28 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a3, dan Q = 0,006831.... 63
Tabel 4.29 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a3, dan Q = 0,0084792.. 64
Tabel 4.30 Hasil Perhitungan Nilai Δhhilir dan Δhudik pada R3, a3, dan Q = 0,0092671.. 65
Tabel 4.31 Penggerusan di Hilir Pintu Tonjol untuk Pasir A............................... 68
Tabel 4.32 Penggerusan di Hilir Pintu Tonjol untuk Pasir B............................... 69

xiii

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

a
a1
a2
a3
Cc
Cu
D10
D30
D 60
P 10
P 20
Q
R2
R2,5
R3
Wr

: Bukaan Pintu (cm)
: Bukaan pintu 1 (cm)
: Bukaan pintu 2 (cm)
: Bukaan pintu 3 (cm)
: Koefisien keseragaman
: Koefisien gradasi
: Diameter yang bersesuaian dengan 10% lolos ayakan
: Diameter yang bersesuaian dengan 30% lolos ayakan
: Diameter yang bersesuaian dengan 60% lolos ayakan
: Pasir lolos saringan No. 10
: Pasir lolos saringan No. 20
: Debit aliran (m3/det)
: Radius tonjolan 2 cm
: Radius tonjolan 2,5 cm
: Radius tonjolan 3 cm
: Berat tanah tertahan (gr)

xiv

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan (2.1) Nilai ΔhThomson ........................................................................ 7
Persamaan (2.2) Nilai QThomson .......................................................................... 8
Persamaan (4.1)
Persamaan (4.2)
Persamaan (4.3)
Persamaan (4.4)
Persamaan (4.5)
Persamaan (4.6)
Persamaan (4.7)
Persamaan (4.8)
Persamaan (4.9)

Berat Tanah Tertahan (W)) ..................................................... 25
Menghitung Persen Tertahan (Wr %) ....................................... 25
Menghitung Persen Kumulatif Tertahan (R)............................ 25
Menghitung Persen Lolos (N%)............................................... 25
Menghitung Koefisien Gradasi (Cu) ........................................ 26
Menghitung Koefisien Gradasi (Cc ) ...................................... 26
Persen Kehilangan .................................................................. 26
Nilai Δhhilir ............................................................................... 30
Nilai Δhudik ............................................................................... 30

xv

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I

Penggerusan di Hilir Pintu Tonjol untuk Pasir Jenis A................... 74

Lampiran II Penggerusan di Hilir Pintu Tonjol untuk Pasir Jenis B................... 84
Lampiran III Tabel USCS (Unified Soil Classification System) ............................. 94

xvi

Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN I
PENGGERUSAN DI HILIR PINTU TONJOL
UNTUK PASIR JENIS A

LAMPIRAN II
PENGGERUSAN DI HILIR PINTU TONJOL
UNTUK JENIS PASIR B

LAMPIRAN III
TABEL USCS (Unified Soil Classification System).

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah
Berbagai macam bangunan dan peralatan telah dikembangkan agar
pengelolaan air irigasi pada jaringan irigasi menjadi efektif. Agar pengelolaan itu
menjadi efektif, maka debit harus diukur dan diatur pada cabang saluran dan pada
bangunan sadap tersier.
Modifikasi pintu sorong yang dapat mengatur dan mengukur debit adalah
pintu tonjol. Pintu tonjol banyak digunakan pada bukaan kecil karena penggunaan
pada bukaan yang lebih besar alat-alat angkatnya akan terlalu berat untuk
menanggulangi gaya gesek pada sponeng.
Pada bangunan di jaringan irigasi, karakteristik aliran yang melalui pintu
tonjol ini dapat diketahui secara lengkap, sehingga selain sebagai pengatur
ketinggian air, pintu tonjol dapat difungsikan sebagai alat ukur debit. Sehingga
perencanaan dan pengoperasian sistem jaringan irigasi akan lebih mudah.

1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian Tugas Akhir ini adalah untuk mendapatkan karakteristik
aliran air dan penggerusan melalui pintu tonjol pada aliran tidak sempurna dengan
uji model fisik dua demensi.

1.3 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dengan uji model fisik dilakukan dengan model dua dimensi
saluran hidraulik (dinding kaca) di laboratorium Universitas Kristen Maranatha
dengan pembatasan masalah sebagai berikut:
1. Ukuran saluran hidraulik: panjang saluran 800 cm, lebar 40 cm, dan tinggi
saluran 60 cm (diukur dari dasar saluran).
2. Ukuran model pintu tonjol yang digunakan: lebar 40 cm, tinggi 60 cm, dan
ketebalan pintu 0,6 cm yang terbuat dari flexy glass.

1

Universitas Kristen Maranatha

3. Dasar pintu tonjol yang digunakan: panjang 200 cm, lebar 40 cm, dan tinggi
12 cm, dengan kemiringan 1:2 pada udik pintu tonjol dan 1:1 pada hilir pintu
tonjol, yang terbuat dari flexy glass.
4. Sedimen yang digunakan terdiri dari satu jenis pasir dengan diameter butir
yang berbeda, yaitu:
a) Jenis pasir A adalah pasir hasil penyaringan yang lolos saringan No. 10
(≤ 2,00 mm).
b) Jenis pasir B adalah pasir hasil penyaringan yang lolos saringan No. 20
(≤ 0,85 mm).
5. Tonjolan setengah silinder dengan radius 2 cm, 2,5 cm, dan 3 cm yang
terbuat dari kayu.
6. Skala model tidak diperhitungkan.
7. Jenis aliran yang akan dipelajari adalah aliran tidak sempurna.
8. Tinggi bukaan pintu telah ditentukan sebelumnya yaitu 1 cm, 2 cm, dan 3 cm.
9. Pengukuran debit menggunakan alat ukur Thomson di hilir saluran.
10. Kemiringan dasar saluran sama dengan nol.

1.4 Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini disusun dalam beberapa bab, yaitu
sebagai berikut:
Bab I, Pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan penelitian, pembatasan masalah,
dan sistematika penelitian.
Bab II, Tinjauan Pustaka, berisi tinjauan pustaka tentang bangunan pengatur
termasuk didalamnya pintu tonjol, serta bangunan-bangunan pengatur lainnya dan
klasifikasi tanah.
Bab III, Model Fisik, membahas deskripsi model, prosedur kerja,dan langkahlangkah percobaan.
Bab IV, Analisis Data, berisi hasil-hasil data percobaan dan menganalisisnya.
Bab V, Kesimpulan dan Saran, berisi kesimpulan yang didasarkan pada hasil
pengujian model fisik dua dimensi, dan saran yang dapat diajukan berdasarkan
kesimpulan yang diperoleh.

2

Universitas Kristen Maranatha

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan
Dari hasil percobaan maka dapat disimpulkan:
1. Dari grafik hubungan antara Δhhilir , Δhudik , dan Q untuk radius tonjolan 2; 2,5;
dan 3 cm serta bukaan pintu tonjol 1, 2, dan 3 cm, dapat disimpulkan
karakteristik aliran melalui pintu tonjol pada radius tonjolan 3 cm dan bukaan
1; 2 dan 3 cm menunjukkkan muka air udik dan hilir tertinggi.
2. Penggerusan terdalam pada aliran tidak sempurna yaitu dengan kedalaman
8,5 cm, debit mendekaati 100% = 0,0087494195 m3/det, radius tonjolan 2 cm
dan bukaan pintu tonjol 1 cm.
3. Klasifikasi tanah berdasarkan USCS (Unified Soil Classification System)
menghasilkan Cu = 3,0588 dan C c= 0,7647 yang termasuk pada simbol SP
(poorly graded sand/pasir bergradasi buruk).
4. Bukaan pintu tonjol 2 cm dan 3 cm menghasilkan penggerusan yang hampir
sama besar untuk pasir A maupun pasir B.
5. Pada bukaan pintu tonjol 1 cm, terjadi perbedaan nilai penggerusan untuk jenis
pasir A dan B.

5.2 Saran
Dari hasil kesimpulan diatas didapatkan saran-saran sebagai berikut:
1. Untuk penelitian lebih lanjut, diameter butir pasir untuk penggerusan dapat
divariasikan.
2. Kemiringan dasar saluran, radius tonjolan dan bukaan pintu juga dapat
divariasikan.

72

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Badan Standarisasi Nasional, 1989, Tata Cara Perencanaan Hidrologi Dan
Hidraulik Untuk Bangunan di Sungai, SNI 03-1724-1989.
2. Das, Braja M., 1985, Mekanika Tanah - Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis,
Jilid 1, Terjemahan Noor Endah Mochtar, Ir., M.Sc., Ph.D., dan Indra Surya B.
Mochtar, Ir., M.Sc., Ph.D. Principles of Geotechnical Engineering, Penerbit
Erlangga, Jakarta.
3. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan, 1989, Standar
Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama KP-02.
4. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan, 1989, Standar
Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan KP-04.
5. Ven

Te Chow,

Ph.D., 1997, Hidrolika Saluran Terbuka (Open-Channel

Hydrolics), University of Illinois, alih bahasa E.V. Nensi Rosalina, Ir., M.Eng.
Penerbit Erlangga.

73

Universitas Kristen Maranatha