PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR SPILLWAY DAN PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE Pengaruh Variasi Kemiringan Tubuh Hilir Spillway Dan Penempatan Baffle Blocks Pada Kolam Olak Tipe Trajectory Bucket Terhadap Loncatan Hidrolis Dan Peredam
PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR SPILLWAY DAN
PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE
TRAJECTORY BUCKET TERHADAP LONCATAN
HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI
Naskah Publikasi
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh
diajukan oleh :
ARDIAN PRASETYA WICAKSANA
NIM : D100100003
NIRM : 10.6.106.03010.50003
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR SPILLWAY DAN
PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE TRAJECTORY
BUCKET TERHADAP LONCATAN
HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI
Jaji Abdurrosyid1), Ahmad Karim Fatchan2) dan Ardian Prasetya Wicaksana3)
1),2)
Staf pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1, Pabelan Surakarta 57102.
)
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1, Pabelan Surakarta 57102.
ABSTRAKSI
Spillway merupakan bangunan pelengkap dalam bendungan yang berguna untuk
mengalirkan kelebihan air agar bendungan tetap aman. Akibat dari peninggian muka
air tersebut akan mengakibatkan terjadi perubahan jenis aliran dari superkritis ke
subkritis yang dapat menyebabkan penggerusan saluran di bawah pelimpah. Untuk
mereduksi energi yang terjadi dalam aliran, diperlukan bangunan peredam energi
berupa kolam olakan (stiling basin). Bangunan trajectory bucket dibuat untuk
mereduksi aliran dan penambahkan baffle blocks pada kolam olakan untuk
meningkatkan peredaman energi yang terjadi. Penempatan baffle blocks akan
berpangaruh terhadap kemampuan meredam energi.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik UMS. Penelitian ini menggunakan open flume berukuran 30x60x1000
cm dengan kemiringan dasar saluran 0,0058. Menggunakan pelimpah ogee dengan
kemiringan hilir 1:4, 2:4, 3:4, 4:4 dan menggunakan kolam olak tipe trajectory bucket
dengan ukuran baffle blocks 5/12 R. Penelitian dilakukan pada enam belas perlakuan
(kemiringan hilir bendung dan penempatan baffle blocks) dengan empat variasi debit
air dan pada setiap debitnya kemudian dilakukan pengujian reduksi panjang loncatan
dan.
Hasil penelitian menunjukkan beberapa kesimpulan, pertaman bertambahnya debit
aliran, maka semakin besar turbulensi dan panjang loncatan hidrolis di hilir. Kedua
peredaman energi panjang loncatan pada seri Id yang merupakan seri yang paling
efektif meredam energi dengan prosentase reduksi rata-rata 60,31%. Ketiga rata-rata
hubungan linier non dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa seri
disimpulkan dengan persamaan
1,314
0,894 dan R2=0,726. Rata-rata
hubungan exponensial non dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa
seri disimpulkan dengan persamaan
0,764 ,
dan R2=0,704.
Kata Kunci: spillway, trajectory bucket, baffle blocks, loncatan hidrolis
PENDAHULUAN
Spillway, merupakan salah satu komponen
dari saluran pengatur aliran, dibuat untuk
meninggikan muka air. Akibat dari
peninggian muka air tersebut akan
mengakibatkan terjadi perubahan jenis
aliran dari superkritis ke subkritis yang
dapat menyebabkan penggerusan saluran
di bawah pelimpah. Bangunan peredam
energi yang dipakai biasanya adalah kolam
olakan (stilling basin). Dilihat dari segi
ekonomi kolam olak tipe trajectory bucket
relatif murah pembuatannya, karena
panjang kolam olak tipe trajectory bucket
sangat pendek. Karena kolam olak pendek,
kemampuan redaman energi kurang baik
sehingga perlu ditambahkan baffle blocks
atau balok-balok halang untuk menambah
efektifitas redaman energi. Penempatan
posisi baffle blocks pada kolam olak juga
sangat berpengaruh dalam meredam
energi, sehingga baffle blocks harus
ditempakan pada posisi yang tepat agar
dapat menghasilkan redaman yang efektif
dan efisien.
Penelitian ini berusaha untuk mengetahui
pengaruh kemiringan hilir bendung dan
susunan penempatan baffle blocks terhadap
panjang loncatan air dan peredam energi.
TINJAUAN PUSTAKA
Beberapa penelitian yang pernah dilakukan
berkaitan dengan peredam energi pada
kolam olakan diantaranya :
Agnes (1999) melakukan penelitian
dan menyimpulkan bahwa pemasangan
baffle blocks sangat mempengaruhi
loncatan air dan juga tata letak baffle
blocks yang berbeda akan menghasilkan
panjang kolam olakan yang berbeda pula.
Sedangkan pada model pelimpah yang
tidak memakai baffle blocks loncatan yang
dihasilkan lebih panjang dibanding model
yang memakai baffle blocks.
Tauvan (2009) melakukan penelitian
tentang efektivitas buffle blocks pada
kolam olak type solid bucket. Hasil
penelitian ini adalah baffle blocks dengan
dimensi 2,5 cm dan peletakan pada kolam
olak dua baris tegak lurus bersilangan yang
paling efektiv meredam energi.
Pembra (2013) melakukan penelitian
penelitian pengaruh variasi kemiringan
tubuh hilir bendung dan penempatan baffle
blocks pada kolam olak tipe solid roller
bucket terhadap loncatan hidrolis dan
peredaman energi. Dari hasil penelitian
didapat baffle blocks yang diletakkan pada
tengah radius lengkung adalah yang paling
efektif dalam meredam turbulensi aliran di
hilir pusaran.
LANDASAN TEORI
Spillway merupakan salah satu
komponen dari pengatur aliran, yang
berfungsi untuk meninggikan muka air
sehingga mengalir di atas bangunan
pelimpah. Akibat dari peninggian muka air
tersebut terjadi perubahan jenis aliran dari
superkritis ke subkritis dan energi yang
sangat
besar
yang
menyebabkan
penggerusan saluran dibawah saluran. (
Mays, 1999; Triatmodjo, 1995). Salah satu
alternatif untuk mengurangi gerusan
tersebut dibuat sebuah peredam energi atau
yang biasa dikenal dengan kolam olakan
(stiling basin) dan dilengkapi dengan
buffle blocks agar peredaman energi lebih
efektif (Peterka,1974).
A.Tipe Aliran Air
Saluran terbuka adalah saluran dengan
muka air bebas pada semua titik di
sepanjang saluran dengan tekanan di
permukaan air adalah sama, yang biasanya
adalah tekanan atmosfir. Pengaliran
melalui suatu pipa (saluran tertutup) yang
tidak penuh (masih ada muka air bebas)
masih termasuk dalam aliran terbuka
(Chow, 1992).
B.Debit Aliran
Debit aliran merupakan fungsi dari
kecepatan dan luas penampang basah,
dapat dinyatakan dengan volume persatuan
waktu atau jumlah zat cair yang mengalir
melalui tampang lintang aliran tiap satu
satuan waktu. Debit aliran pada umumnya
diberi notasi Q dengan satuan meter kubik
per detik (m3/dt). Bila tampang lintang
saluran tegak lurus dengan aliran adalah A
(m2), maka debit aliran bisa ditulis :
Q = A. V
dengan :
Q = debit aliran (m3/dt)
A = luas penampang (m2)
V = kecepatan aliran (m/dt)
C.Bilangan Reynolds
Pengaruh
kekentalan
dengan
kelembaman (inersia) pada suatu aliran
menghasilkan sifat laminer, turbulen atau
peralihan. Suatu aliran disebut laminer
apabila gaya kekentalan relatif lebih besar
daripada gaya kelembaman sehingga
kekentalan mempengaruhi sifat aliran.
Aliran disebut turbulen apabila gaya
kekentalan relatif lebih kecil daripada gaya
kelembaman. Adapun aliran bersifat
peralihan dimana terletak diantara aliran
laminer dan turbulen.
V.R
Re =
υ
dengan :
= Bilangan Reynolds
= kecepatan (m/dt)
R = jari-jari hidrolis (m)
= kekentalan kinematik (cm2/dt)
D.Bilangan Froude
Parameter tidak berdimensi yang
membedakan tipe aliran tersebut adalah
bilangan Froude (Fr) yaitu bilangan
perbandingan antara gaya kelembaman dan
gaya tarik bumi yang dapat ditentukan
sebagai berikut :
=
gh
dengan :
Fr = Bilangan Froude
V = kecepatan (m/dt)
2
g = percepatan gravitasi bumi (9.8 m/dt )
h = kedalaman aliran (m)
E.Mercu Pelimpah
Mercu pelimpah adalah bangunan
pelengkap dari suatu spillway yang
berguna untuk mengalirkan kelebihan air
agar spillway tetap aman bila terjadi banjir.
Sedangkan mercu adalah bagian paling
atas pelimpah, yang berinteraksi langsung
dengan air yang melimpas. Sehingga
bentuk mercu menentukan karakteristik
aliran yang terjadi di hilir.
Di Indonesia umumnya menggunakan dua
tipe mercu pelimpah untuk bendung yaitu
tipe Ogee dan tipe Bulat.
Gambar 1. Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)
dengan tembok sayap hilir dengan bentuk
F.Peredam Energi Tipe Trajectory
tertentu (Desain Hidrolik Bendung Tetap,
Bucket
Peredam energi (energy dissipator) 2002).
Fungsi dari bangunan ini adalah untuk
atau kolam olak (stilling basin) adalah
struktur dari bangunan di hilir tubuh meredam energi air akibat loncatan air agar
spillway yang terdiri dari beberapa tipe dan air di bagian hilir bendung tidak
bentuk, di kanan dan kirinya dibatasi oleh menimbulkan pergerusan setempat yang
tembok pangkal bendung dilanjutkan membahayakanstuktur.
Gambar 2 Kolam Olak Tipe Trajectory Bucket
G.Loncatan Air
Loncatan air terjadi akibat adanya
perubahan aliran dari superkritis menjadi
subkritis. Umumnya loncatan air terjadi
pada saat air keluar dari suatu pelimpah
atau pintu air. Panjang loncatan dapat
didefinisikan
sebagai
jarak
antara
permukaan depan loncatan air/hidrolis
sampai dengan suatu titik pada permukaan
gulungan ombak yang segera menuju hilir.
Panjang loncatan sulit ditentukan secara
teoritis dapat ditentukan sebagai berikut :
!
. #$%!&
'
dengan :
x = jarak loncatan air (m)
V = kecepatan air (m/s)
= sudut lengkung kolam olak (o)
2
g = percepatan gravitasi bumi (9.8 m/dt )
1.Perencanaan Model Pelimpah
Bangunan pelimpah direncanakan
dengan debit (Q) yang maksimum agar
mendapatkan variasi debit aliran yang
beragam.
Berikut
ini
perhitungan
perencanaan bangunan pelimpah dengan
data-data sebagai berikut :
a)
b)
c)
d)
e)
Debit maksimum (Q)
Lebar saluran (b)
Tinggi pelimpah (p)
Dicoba hd
Kecepatan awal (V0)
Q
V0 =
(p + hd ). b
= 0,005 m3/dt
= 0,3 m
= 0,2 m
= 0,0385 m
=
METODE PENELITIAN
Gambar 3 Bagan Alir Penelitian
0,005
V0 =
(0,2 + 0,0385).0,3
V0 = 0,0699 m/dt
f) Tinggi tek. total (he) =
V20
he = hd +
2g
0,06992
he = 0,0385 +
2.9,81
he = 0,0387 m
g) Mencari koefisien Cd
Gambar 4 Grafik koefisien peluapan mercu ogee hubungan antara p/hd (Hidraulic
Structures for Flow Diversion and Stroage, Version 2 CE IIT - Kharagpur)
Dari grafik koefisien peluapan mercu
ogee hubungan antara p/hd dengan Cd di
atas didapat p/hd= 5.16 dan dari
ekstrapolasi dengan persamaan y = 0,016x
+ 2,102 di dapat nilai Cd = 2,18 maka
kontrol debit (Q) adalah :
Q = Cd .b.
3
h2e
Q = 2,18.0,3 . 0,03872 = 0,005 m3 /dt
3
2.Perencanaan Kolam Olak
a) Debit maksimum (Q) = 0,005 m3/dt
b) Lebar saluran (b)
= 0,3 m
c) Tinggi pelimpah (p)
= 0,2 m
d) Debit per satuan panjang bentang
= 0,0167 m3/dt/m
e) Tinggi air kritis (hc)
=
3 q2
hc g
3 0.01672
hc 9.81
hc
f) Radius Lengkung (Rmin)
=
hd
R min
1,55 ; untuk
:2
hc
hc
;<
1,2631 ; 1,2631 : 2
;=
Rmin =1,55×0,0305 =0,0472 ≈ 0,05 m
g) Kedalaman Air Minimum (Tmin)
=
0.215
Tmin
hd
=1,88 > ?
hc
hc
Tmin =1,88 >
0,0385 0,215
.0,0305
?
0,0302
TABC =0,0603 m
3.Perencanaan Baffle Blocks
Perencanaan dimensi baffle blocks
didasarkan atas besarnya radius lengkung
bucket (R). Baffle Blocks terbuat dari
bahan kayu berbentuk persegi empat
berdimensi 5/12 R (2cm). Bentuk baffle
blocks adalah berupa kotak kubus.
0,0305 m
Gambar 5 Flow Chart Running Penelitian
Gambar desain model
Gambar 6 Pelimpah ogee (kemiringan 3:4)
dengan kolam olak tipe trajectory bucket
Gambar 7 Variasi susunan baffle blocks
(seri b,c dan d)
HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Kecepatan di Hilir Pusaran
(cm/dt)
Hasil dari penelitian yang dilakukan dengan mengalirkan air pada open flume
melewati 4 variasi kemiringan spillway (1:4, 2:4, 3:4, dan 4:4) dengan 4 variasi debit
(0,002m3/dt, 0,003m3/dt, 0,004m3/dt dan 0,005m3/dt) dan 4 variasi baffle blocks adalah
sebagai berikut :
A.Kecepatan Aliran dengan Variasi Debit
Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hilir
Pusaran (cm/dt)
150
130
110
90
70
50
Ia
Ib
Ic
Id IIa IIb IIc IId IIIa IIIb IIIc IIId IVa IVb IVc IVd
5000.00
4012.12
3011.96
2000.00
Gambar 8 Hubungan variasi debit dengan kecepatan aliran
Gambar 8 menunjukan hubungan antara seri IVb. Untuk debit 0,003 m3/dt
variasi debit dengan kecepatan aliran. kecepatan yang paling rendah adalah pada
Kecepatan di hilir spilway terbesar terjadi seri IVb. Untuk debit 0,004 m3/dt
pada variasi seri Ia, IIa, IIIa dan IVa (yang kecepatan yang paling rendah adalah pada
masing-masing
memiliki
kecepatan seri IId. Untuk debit 0,005 m3/dt kecepatan
148,8095
m/dt,
140,056cm/dt, yang paling rendah adalah pada seri IId.
143,6782cm/dt, 136,612cm/dt) dengan Dari semua perlakuan baffle blocks yang
perlakuan tidak dipasang baffle blocks. paling efektif terdapat pada seri IId dan
Dapat dilihat untuk debit 0,002 m3/dt IVb.
kecepatan yang paling rendah adalah pada
Bilangan Reynolds
B.Bilangan Reynolds dengan Variasi Debit
Hubungan Variasi Debit(cm3/dt) dengan Bilangan Reynolds
18000
12000
6000
Ia
Ib
Ic Id IIa IIb IIc
5000.00
4012.12
IId IIIa IIIb IIIc IIId IVa IVb IVc IVd
3011.96
2000.00
Gambar 9 Hubungan variasi debit dengan kecepatan aliran
Gambar 9 menunjukkan hubungan antara semua aliran yang terjadi pada semua
variasi debit (cm3/dt) dengan bilangan perlakuan
adalah
turbulen,
karena
Reynolds. Pada saluran terbuka adalah memiliki nilai Re > 1000. Dari gambar
aliran laminar bila bilangan Reynolds (Re) juga terlihat variasi penyusunan baffle
< 500, aliran turbulen bila Re > 1000 dan blocks yang paling efektif terdapat pada
aliran transisi/peralihan diantara 500 - seri
Id,
IId,
IIIb,
dan
IVb.
1000. Pada Gambar V.2 diketahui bahwa
C.Prosentase Reduksi Panjang Loncatan
Tabel 1 Prosentase reduksi panjang loncatan air
Seri
Q
Ljt erukur
3
(cm)
(cm /dt)
5000,00
4012,12
Ia
3011,96
2000,00
Rata-rata
5000,00
4012,12
Ib
3011,96
2000,00
Rata-rata
5000,00
4012,12
Ic
3011,96
2000,00
Rata-rata
5000,00
4012,12
Id
3011,96
2000,00
Rata-rata
33,7
31,2
27,7
23,7
21,7
19,7
17,7
16,7
23,7
20,7
12,7
6,7
16,7
13,2
10,7
6,7
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
35,61
36,86
36,10
29,54
34,53
29,67
33,65
54,15
71,73
47,30
50,45
57,69
61,37
71,73
60,31
Seri
Ljt erukur
(cm)
IIa
28,7
25,7
20,7
18,2
IIb
15,7
13,7
11,7
7,7
IIc
23,7
19,7
12,7
7,7
IId
12,7
10,7
8,7
6,7
Berdasarkan hasil uji model yang telah
dilaksanakan dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Untuk peredaman energi panjang
loncatan pada seri Id yang merupakan
seri yang paling efektif meredam energi
dengan prosentase reduksi rata-rata
60,31%.
2. Perlakuan seri Id, IId, IIIb, dan IVb
merupakan perlakuan seri yang paling
efisien dibandingkan dengan perlakuan
yang lainnya.
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
45,30
46,69
43,48
57,69
48,29
17,42
23,35
38,65
57,69
34,28
55,75
58,37
57,97
63,19
58,82
Seri
Ljt eruk ur
(cm)
IIIa
29,7
26,2
23,7
21,7
IIIb
15,7
13,7
8,7
6,7
IIIc
24,7
20,7
11,2
9,7
IIId
18,2
16,7
12,7
7,7
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
47,14
47,71
63,29
69,12
56,82
16,84
20,99
52,74
55,30
36,47
38,72
36,26
46,41
64,52
46,48
Seri
Ljt erukur
(cm)
IVa
26,7
23,7
20,7
17,2
IVb
13,7
12,7
7,7
4,7
IVc
25,2
17,7
11,7
7,7
IVd
14,7
12,7
11,7
7,7
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
48,69
46,41
62,80
72,67
57,64
5,62
25,32
43,48
55,23
32,41
44,94
46,41
43,48
55,23
47,52
3. Semakin besar debit yang mengalir
maka semakin panjang pula panjang
loncatan yang terjadi.
D.Hubungan Panjang Loncatan Air
dengan Bilangan Froude
Panjang loncatan (Lj) diukur dari
ujung kolam olakan ke titik terjauh dari
olakan.. Menurut Van Rijn (1990) bahwa
panjang loncatan air dipengaruhi oleh
bilangan froude setelah loncatan. Maka
dari itu dalam penelitian ini dilihatkan
bagaimana hubungan antara panjang
loncatan terukur maupun teori dengan
bilangan Froude setelah loncatan air.
Hubungan Linier Fr dengan Ljterukur/R
7.0
6.0
Lj / R
5.0
4.0
Rata-rata
persamaan
linier dari
semua seri
y = 1.314x - 0.894
R² = 0.726
3.0
2.0
1.0
0.0
1
2
3
4
Bilangan Frode (Fr)
5
6
Gambar 10 Hubungan bilangan Froude dengan Ljterukur/R
Berdasarkan gambar 10 dapat disimpulkan bahwa rata-rata hubungan linier non
dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa seri dengan persamaan
1,314
0,894 dan R2=0,726.
Lj / R
Hubungan Exponensial Fr dengan Ljterukur/R
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
Rata-rata
persamaan
exponensial
dari semua seri
y = 0.764e0.426x
R² = 0.704
1
2
3
4
Bilangan Frode (Fr)
5
6
Gambar V.12 Hubungan bilangan Froude dengan Ljterukur/R
Berdasarkan gambar V.13 dapat disimpulkan bahwa rata-rata hubungan polynomial non
dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa seri dengan persamaan
dan R2=0,704.
0,764 ,
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan data penelitian serta hasil
analisis
dan
pembahasan
dapat
disimpulakan sebagai berikut :
1. Kecepatan di hilir spilway terbesar
terjadi pada variasi seri Ia, IIa, IIIa dan
IVa (yang masing-masing memiliki
kecepatan 148,8095 cm/dt, 140,056
cm/dt, 143,6782 cm/dt, 136,612 cm/dt)
dengan perlakuan tidak dipasang baffle
blocks. Dapat dilihat untuk debit 0,002
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IVb. Untuk debit 0,003
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IVb. Untuk debit 0,004
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IId. Untuk debit 0,005
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IId. Dari semua
perlakuan baffle blocks yang paling
efektif terdapat pada seri IId dan IVb.
2. Dengan debit aliran yang sama dari
variasi kemiringan tubuh hilir bendung
tidak terjadi perbedaan yang signifikan
terhadap turbulensi aliran. Bilangan
reynolds terbesar terjadi pada debit
0,005 m3/dt diseri Ia, yaitu sebesar
17425,49 yaitu terjadi pada kolam olak
tanpa perlakuan baffle blocks dan
bilangan reynolds terkecil terjadi pada
kolam olak yang dipasangi baffle blocks
pada awal radius lengkung yaitu pada
debit 0,002 m3/dt diseri IVb sebesar
6935,77. Hal ini menunjukkan bahwa
baffle blocks yang diletakkan pada awal
radius lengkung adalah yang paling
efektif dalam meredam turbulensi aliran
di hilir pusaran.
3. Untuk peredaman energi panjang
loncatan pada seri Id yang merupakan
seri yang paling efektif meredam energi
dengan prosentase reduksi rata-rata
60,31%. Perlakuan seri Id, IId, IIIb, dan
IVb merupakan perlakuan seri yang
paling efisien dibandingkan dengan
perlakuan yang lainnya. Semakin besar
debit yang mengalir maka semakin
panjang pula panjang loncatan yang
terjadi.
4. Rata-rata
hubungan
linier
non
dimensional antara Lj terukur/R dengan
Fr dari beberapa seri disimpulkan
dengan persamaan
1,314
2
0,894 dan R =0,726.
5. Rata-rata hubungan exponensial non
dimensional antara Lj terukur/R dengan
Fr dari beberapa seri disimpulkan
dengan
persamaan
persamaan
2
,
0,764
dan R =0,704.
Saran
Saran yang bisa diberikan dengan hasil
penelitian ini adalah :
1. Untuk penelitian lebih lanjut dapat
dilakukan
dengan menambahkan
penelitian mengenai tinggi loncat air.
2. Untuk penelitian lebih lanjut dapat juga
dilakukan dengan variasi bentuk baffle
blocks dan kemiringan tubuh hilir
bendung yang lebih beragam serta
menggunakan
variasi
ketinggian
bendung.
3. Diperlukan peningkatan kapasitas debit
pompa, agar variasi debit yang
digunakan lebih beragam dan jarak
interval debit bisa lebih besar.
4. Untuk penelitian lebih lanjut pengaruh
suhu aliran (kekentalan kinematik)
perludipertimbangkan.
DAFTAR PUSTAKA
Agnes, 1999, ”Pengaruh Tataletak Baffle Block Pada Kolam Olakan USBR tipe IV
Lantai Miring,” Skripsi (Tidak diterbitkan) Universitas Sebelas Maret (UNS),
Surakarta.
Anonim, 2001, Pedoman Penyusunan “Laporan Tugas Akhir”, Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Anonim, 1986, Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan
Utama KP-02, Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.
Anonom, Module 4 Hydraulic Structures for Flow Diversion and Storage.
http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcoursecontents/IIT%20Kharagpur/Water%20Resource%20Engg/pdf/m4l08.pdf, IITM,
Kharagpur, Diakses 23 April 2013.
Atmaja, I.T., 2003, Efektifitas Ukuran Blok halang pada kolam olakan USBR IV. Skripsi
(Tidak diterbitkan) Universitas Sebelas Maret (UNS), Surakarta.
Chow, V.T., 1992, Hidrolika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta.
Irawan, Jati, 2011, Pengaruh Variasi Kemiringan pada Tubuh Hulu Bendung dan
Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket terhadap Loncat Air dan
Gerusan Setempat, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas Sebelas Maret,
Surakarta.
Mawardi, E. dan Memed, M., 2002, Desain Hidraulik BendungTetap Untuk Irigasi
Teknis, Alfabeta, Bandung.
Mays, L.W., 1999, Hydraulic Design Handbook, McGraw-Hill, New York, USA.
Peterka, A.J., 1974, Hydraulics Design Of Stilling Basin And Energy Dissipaters, United
States Department Of Interior, Bureau Of Reclamation, Denver, Colorado.
Sasongko, 2010, Unjuk Kerja Baffle Blocks Bentuk Cekung Dan Segitiga Untuk
Memperbesar Kehilangan Energi Kinetik Serta Meredam Panjang Loncatan Air
Pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas
Sebelas Maret, Surakarta.
Sosrodarsono, S., 1989, Bendung Tipe Urugan, Dirjen Pengairan Departemen Pekerjaan
Umum dan Tenaga Listrik, PT Pradya Paramita, Jakarta.
Tauvan, A.P., 2009. Kajian Peredam Energi Pada Kolam OLak Tipe Solid Roller Bucket
Dengan Buffle Bolcks Bentuk Kotak, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas
Muhammadyah Surakarta, Surakarta.
Triatmodjo, Bambang, 1995. Hidrolika II, Beta Offset, Yogyakarta.
Juned, P.A.,2013. Pengaruh Variasi Kemiringan Tubuh Hilir Bendung dan Penempatan
Baffle Blocks pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncatan
Hidrolis dan Peredaman Energi, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Indian Standard, 2010. Criteria For Hydraulic Design of Bucket Type Energy Dissipator,
New Delhi
PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE
TRAJECTORY BUCKET TERHADAP LONCATAN
HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI
Naskah Publikasi
untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil
diajukan oleh
diajukan oleh :
ARDIAN PRASETYA WICAKSANA
NIM : D100100003
NIRM : 10.6.106.03010.50003
kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR SPILLWAY DAN
PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE TRAJECTORY
BUCKET TERHADAP LONCATAN
HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI
Jaji Abdurrosyid1), Ahmad Karim Fatchan2) dan Ardian Prasetya Wicaksana3)
1),2)
Staf pengajar Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1, Pabelan Surakarta 57102.
)
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta, Jl. A. Yani Tromol Pos 1, Pabelan Surakarta 57102.
ABSTRAKSI
Spillway merupakan bangunan pelengkap dalam bendungan yang berguna untuk
mengalirkan kelebihan air agar bendungan tetap aman. Akibat dari peninggian muka
air tersebut akan mengakibatkan terjadi perubahan jenis aliran dari superkritis ke
subkritis yang dapat menyebabkan penggerusan saluran di bawah pelimpah. Untuk
mereduksi energi yang terjadi dalam aliran, diperlukan bangunan peredam energi
berupa kolam olakan (stiling basin). Bangunan trajectory bucket dibuat untuk
mereduksi aliran dan penambahkan baffle blocks pada kolam olakan untuk
meningkatkan peredaman energi yang terjadi. Penempatan baffle blocks akan
berpangaruh terhadap kemampuan meredam energi.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik UMS. Penelitian ini menggunakan open flume berukuran 30x60x1000
cm dengan kemiringan dasar saluran 0,0058. Menggunakan pelimpah ogee dengan
kemiringan hilir 1:4, 2:4, 3:4, 4:4 dan menggunakan kolam olak tipe trajectory bucket
dengan ukuran baffle blocks 5/12 R. Penelitian dilakukan pada enam belas perlakuan
(kemiringan hilir bendung dan penempatan baffle blocks) dengan empat variasi debit
air dan pada setiap debitnya kemudian dilakukan pengujian reduksi panjang loncatan
dan.
Hasil penelitian menunjukkan beberapa kesimpulan, pertaman bertambahnya debit
aliran, maka semakin besar turbulensi dan panjang loncatan hidrolis di hilir. Kedua
peredaman energi panjang loncatan pada seri Id yang merupakan seri yang paling
efektif meredam energi dengan prosentase reduksi rata-rata 60,31%. Ketiga rata-rata
hubungan linier non dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa seri
disimpulkan dengan persamaan
1,314
0,894 dan R2=0,726. Rata-rata
hubungan exponensial non dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa
seri disimpulkan dengan persamaan
0,764 ,
dan R2=0,704.
Kata Kunci: spillway, trajectory bucket, baffle blocks, loncatan hidrolis
PENDAHULUAN
Spillway, merupakan salah satu komponen
dari saluran pengatur aliran, dibuat untuk
meninggikan muka air. Akibat dari
peninggian muka air tersebut akan
mengakibatkan terjadi perubahan jenis
aliran dari superkritis ke subkritis yang
dapat menyebabkan penggerusan saluran
di bawah pelimpah. Bangunan peredam
energi yang dipakai biasanya adalah kolam
olakan (stilling basin). Dilihat dari segi
ekonomi kolam olak tipe trajectory bucket
relatif murah pembuatannya, karena
panjang kolam olak tipe trajectory bucket
sangat pendek. Karena kolam olak pendek,
kemampuan redaman energi kurang baik
sehingga perlu ditambahkan baffle blocks
atau balok-balok halang untuk menambah
efektifitas redaman energi. Penempatan
posisi baffle blocks pada kolam olak juga
sangat berpengaruh dalam meredam
energi, sehingga baffle blocks harus
ditempakan pada posisi yang tepat agar
dapat menghasilkan redaman yang efektif
dan efisien.
Penelitian ini berusaha untuk mengetahui
pengaruh kemiringan hilir bendung dan
susunan penempatan baffle blocks terhadap
panjang loncatan air dan peredam energi.
TINJAUAN PUSTAKA
Beberapa penelitian yang pernah dilakukan
berkaitan dengan peredam energi pada
kolam olakan diantaranya :
Agnes (1999) melakukan penelitian
dan menyimpulkan bahwa pemasangan
baffle blocks sangat mempengaruhi
loncatan air dan juga tata letak baffle
blocks yang berbeda akan menghasilkan
panjang kolam olakan yang berbeda pula.
Sedangkan pada model pelimpah yang
tidak memakai baffle blocks loncatan yang
dihasilkan lebih panjang dibanding model
yang memakai baffle blocks.
Tauvan (2009) melakukan penelitian
tentang efektivitas buffle blocks pada
kolam olak type solid bucket. Hasil
penelitian ini adalah baffle blocks dengan
dimensi 2,5 cm dan peletakan pada kolam
olak dua baris tegak lurus bersilangan yang
paling efektiv meredam energi.
Pembra (2013) melakukan penelitian
penelitian pengaruh variasi kemiringan
tubuh hilir bendung dan penempatan baffle
blocks pada kolam olak tipe solid roller
bucket terhadap loncatan hidrolis dan
peredaman energi. Dari hasil penelitian
didapat baffle blocks yang diletakkan pada
tengah radius lengkung adalah yang paling
efektif dalam meredam turbulensi aliran di
hilir pusaran.
LANDASAN TEORI
Spillway merupakan salah satu
komponen dari pengatur aliran, yang
berfungsi untuk meninggikan muka air
sehingga mengalir di atas bangunan
pelimpah. Akibat dari peninggian muka air
tersebut terjadi perubahan jenis aliran dari
superkritis ke subkritis dan energi yang
sangat
besar
yang
menyebabkan
penggerusan saluran dibawah saluran. (
Mays, 1999; Triatmodjo, 1995). Salah satu
alternatif untuk mengurangi gerusan
tersebut dibuat sebuah peredam energi atau
yang biasa dikenal dengan kolam olakan
(stiling basin) dan dilengkapi dengan
buffle blocks agar peredaman energi lebih
efektif (Peterka,1974).
A.Tipe Aliran Air
Saluran terbuka adalah saluran dengan
muka air bebas pada semua titik di
sepanjang saluran dengan tekanan di
permukaan air adalah sama, yang biasanya
adalah tekanan atmosfir. Pengaliran
melalui suatu pipa (saluran tertutup) yang
tidak penuh (masih ada muka air bebas)
masih termasuk dalam aliran terbuka
(Chow, 1992).
B.Debit Aliran
Debit aliran merupakan fungsi dari
kecepatan dan luas penampang basah,
dapat dinyatakan dengan volume persatuan
waktu atau jumlah zat cair yang mengalir
melalui tampang lintang aliran tiap satu
satuan waktu. Debit aliran pada umumnya
diberi notasi Q dengan satuan meter kubik
per detik (m3/dt). Bila tampang lintang
saluran tegak lurus dengan aliran adalah A
(m2), maka debit aliran bisa ditulis :
Q = A. V
dengan :
Q = debit aliran (m3/dt)
A = luas penampang (m2)
V = kecepatan aliran (m/dt)
C.Bilangan Reynolds
Pengaruh
kekentalan
dengan
kelembaman (inersia) pada suatu aliran
menghasilkan sifat laminer, turbulen atau
peralihan. Suatu aliran disebut laminer
apabila gaya kekentalan relatif lebih besar
daripada gaya kelembaman sehingga
kekentalan mempengaruhi sifat aliran.
Aliran disebut turbulen apabila gaya
kekentalan relatif lebih kecil daripada gaya
kelembaman. Adapun aliran bersifat
peralihan dimana terletak diantara aliran
laminer dan turbulen.
V.R
Re =
υ
dengan :
= Bilangan Reynolds
= kecepatan (m/dt)
R = jari-jari hidrolis (m)
= kekentalan kinematik (cm2/dt)
D.Bilangan Froude
Parameter tidak berdimensi yang
membedakan tipe aliran tersebut adalah
bilangan Froude (Fr) yaitu bilangan
perbandingan antara gaya kelembaman dan
gaya tarik bumi yang dapat ditentukan
sebagai berikut :
=
gh
dengan :
Fr = Bilangan Froude
V = kecepatan (m/dt)
2
g = percepatan gravitasi bumi (9.8 m/dt )
h = kedalaman aliran (m)
E.Mercu Pelimpah
Mercu pelimpah adalah bangunan
pelengkap dari suatu spillway yang
berguna untuk mengalirkan kelebihan air
agar spillway tetap aman bila terjadi banjir.
Sedangkan mercu adalah bagian paling
atas pelimpah, yang berinteraksi langsung
dengan air yang melimpas. Sehingga
bentuk mercu menentukan karakteristik
aliran yang terjadi di hilir.
Di Indonesia umumnya menggunakan dua
tipe mercu pelimpah untuk bendung yaitu
tipe Ogee dan tipe Bulat.
Gambar 1. Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat (KP-02)
dengan tembok sayap hilir dengan bentuk
F.Peredam Energi Tipe Trajectory
tertentu (Desain Hidrolik Bendung Tetap,
Bucket
Peredam energi (energy dissipator) 2002).
Fungsi dari bangunan ini adalah untuk
atau kolam olak (stilling basin) adalah
struktur dari bangunan di hilir tubuh meredam energi air akibat loncatan air agar
spillway yang terdiri dari beberapa tipe dan air di bagian hilir bendung tidak
bentuk, di kanan dan kirinya dibatasi oleh menimbulkan pergerusan setempat yang
tembok pangkal bendung dilanjutkan membahayakanstuktur.
Gambar 2 Kolam Olak Tipe Trajectory Bucket
G.Loncatan Air
Loncatan air terjadi akibat adanya
perubahan aliran dari superkritis menjadi
subkritis. Umumnya loncatan air terjadi
pada saat air keluar dari suatu pelimpah
atau pintu air. Panjang loncatan dapat
didefinisikan
sebagai
jarak
antara
permukaan depan loncatan air/hidrolis
sampai dengan suatu titik pada permukaan
gulungan ombak yang segera menuju hilir.
Panjang loncatan sulit ditentukan secara
teoritis dapat ditentukan sebagai berikut :
!
. #$%!&
'
dengan :
x = jarak loncatan air (m)
V = kecepatan air (m/s)
= sudut lengkung kolam olak (o)
2
g = percepatan gravitasi bumi (9.8 m/dt )
1.Perencanaan Model Pelimpah
Bangunan pelimpah direncanakan
dengan debit (Q) yang maksimum agar
mendapatkan variasi debit aliran yang
beragam.
Berikut
ini
perhitungan
perencanaan bangunan pelimpah dengan
data-data sebagai berikut :
a)
b)
c)
d)
e)
Debit maksimum (Q)
Lebar saluran (b)
Tinggi pelimpah (p)
Dicoba hd
Kecepatan awal (V0)
Q
V0 =
(p + hd ). b
= 0,005 m3/dt
= 0,3 m
= 0,2 m
= 0,0385 m
=
METODE PENELITIAN
Gambar 3 Bagan Alir Penelitian
0,005
V0 =
(0,2 + 0,0385).0,3
V0 = 0,0699 m/dt
f) Tinggi tek. total (he) =
V20
he = hd +
2g
0,06992
he = 0,0385 +
2.9,81
he = 0,0387 m
g) Mencari koefisien Cd
Gambar 4 Grafik koefisien peluapan mercu ogee hubungan antara p/hd (Hidraulic
Structures for Flow Diversion and Stroage, Version 2 CE IIT - Kharagpur)
Dari grafik koefisien peluapan mercu
ogee hubungan antara p/hd dengan Cd di
atas didapat p/hd= 5.16 dan dari
ekstrapolasi dengan persamaan y = 0,016x
+ 2,102 di dapat nilai Cd = 2,18 maka
kontrol debit (Q) adalah :
Q = Cd .b.
3
h2e
Q = 2,18.0,3 . 0,03872 = 0,005 m3 /dt
3
2.Perencanaan Kolam Olak
a) Debit maksimum (Q) = 0,005 m3/dt
b) Lebar saluran (b)
= 0,3 m
c) Tinggi pelimpah (p)
= 0,2 m
d) Debit per satuan panjang bentang
= 0,0167 m3/dt/m
e) Tinggi air kritis (hc)
=
3 q2
hc g
3 0.01672
hc 9.81
hc
f) Radius Lengkung (Rmin)
=
hd
R min
1,55 ; untuk
:2
hc
hc
;<
1,2631 ; 1,2631 : 2
;=
Rmin =1,55×0,0305 =0,0472 ≈ 0,05 m
g) Kedalaman Air Minimum (Tmin)
=
0.215
Tmin
hd
=1,88 > ?
hc
hc
Tmin =1,88 >
0,0385 0,215
.0,0305
?
0,0302
TABC =0,0603 m
3.Perencanaan Baffle Blocks
Perencanaan dimensi baffle blocks
didasarkan atas besarnya radius lengkung
bucket (R). Baffle Blocks terbuat dari
bahan kayu berbentuk persegi empat
berdimensi 5/12 R (2cm). Bentuk baffle
blocks adalah berupa kotak kubus.
0,0305 m
Gambar 5 Flow Chart Running Penelitian
Gambar desain model
Gambar 6 Pelimpah ogee (kemiringan 3:4)
dengan kolam olak tipe trajectory bucket
Gambar 7 Variasi susunan baffle blocks
(seri b,c dan d)
HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Kecepatan di Hilir Pusaran
(cm/dt)
Hasil dari penelitian yang dilakukan dengan mengalirkan air pada open flume
melewati 4 variasi kemiringan spillway (1:4, 2:4, 3:4, dan 4:4) dengan 4 variasi debit
(0,002m3/dt, 0,003m3/dt, 0,004m3/dt dan 0,005m3/dt) dan 4 variasi baffle blocks adalah
sebagai berikut :
A.Kecepatan Aliran dengan Variasi Debit
Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hilir
Pusaran (cm/dt)
150
130
110
90
70
50
Ia
Ib
Ic
Id IIa IIb IIc IId IIIa IIIb IIIc IIId IVa IVb IVc IVd
5000.00
4012.12
3011.96
2000.00
Gambar 8 Hubungan variasi debit dengan kecepatan aliran
Gambar 8 menunjukan hubungan antara seri IVb. Untuk debit 0,003 m3/dt
variasi debit dengan kecepatan aliran. kecepatan yang paling rendah adalah pada
Kecepatan di hilir spilway terbesar terjadi seri IVb. Untuk debit 0,004 m3/dt
pada variasi seri Ia, IIa, IIIa dan IVa (yang kecepatan yang paling rendah adalah pada
masing-masing
memiliki
kecepatan seri IId. Untuk debit 0,005 m3/dt kecepatan
148,8095
m/dt,
140,056cm/dt, yang paling rendah adalah pada seri IId.
143,6782cm/dt, 136,612cm/dt) dengan Dari semua perlakuan baffle blocks yang
perlakuan tidak dipasang baffle blocks. paling efektif terdapat pada seri IId dan
Dapat dilihat untuk debit 0,002 m3/dt IVb.
kecepatan yang paling rendah adalah pada
Bilangan Reynolds
B.Bilangan Reynolds dengan Variasi Debit
Hubungan Variasi Debit(cm3/dt) dengan Bilangan Reynolds
18000
12000
6000
Ia
Ib
Ic Id IIa IIb IIc
5000.00
4012.12
IId IIIa IIIb IIIc IIId IVa IVb IVc IVd
3011.96
2000.00
Gambar 9 Hubungan variasi debit dengan kecepatan aliran
Gambar 9 menunjukkan hubungan antara semua aliran yang terjadi pada semua
variasi debit (cm3/dt) dengan bilangan perlakuan
adalah
turbulen,
karena
Reynolds. Pada saluran terbuka adalah memiliki nilai Re > 1000. Dari gambar
aliran laminar bila bilangan Reynolds (Re) juga terlihat variasi penyusunan baffle
< 500, aliran turbulen bila Re > 1000 dan blocks yang paling efektif terdapat pada
aliran transisi/peralihan diantara 500 - seri
Id,
IId,
IIIb,
dan
IVb.
1000. Pada Gambar V.2 diketahui bahwa
C.Prosentase Reduksi Panjang Loncatan
Tabel 1 Prosentase reduksi panjang loncatan air
Seri
Q
Ljt erukur
3
(cm)
(cm /dt)
5000,00
4012,12
Ia
3011,96
2000,00
Rata-rata
5000,00
4012,12
Ib
3011,96
2000,00
Rata-rata
5000,00
4012,12
Ic
3011,96
2000,00
Rata-rata
5000,00
4012,12
Id
3011,96
2000,00
Rata-rata
33,7
31,2
27,7
23,7
21,7
19,7
17,7
16,7
23,7
20,7
12,7
6,7
16,7
13,2
10,7
6,7
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
35,61
36,86
36,10
29,54
34,53
29,67
33,65
54,15
71,73
47,30
50,45
57,69
61,37
71,73
60,31
Seri
Ljt erukur
(cm)
IIa
28,7
25,7
20,7
18,2
IIb
15,7
13,7
11,7
7,7
IIc
23,7
19,7
12,7
7,7
IId
12,7
10,7
8,7
6,7
Berdasarkan hasil uji model yang telah
dilaksanakan dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Untuk peredaman energi panjang
loncatan pada seri Id yang merupakan
seri yang paling efektif meredam energi
dengan prosentase reduksi rata-rata
60,31%.
2. Perlakuan seri Id, IId, IIIb, dan IVb
merupakan perlakuan seri yang paling
efisien dibandingkan dengan perlakuan
yang lainnya.
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
45,30
46,69
43,48
57,69
48,29
17,42
23,35
38,65
57,69
34,28
55,75
58,37
57,97
63,19
58,82
Seri
Ljt eruk ur
(cm)
IIIa
29,7
26,2
23,7
21,7
IIIb
15,7
13,7
8,7
6,7
IIIc
24,7
20,7
11,2
9,7
IIId
18,2
16,7
12,7
7,7
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
47,14
47,71
63,29
69,12
56,82
16,84
20,99
52,74
55,30
36,47
38,72
36,26
46,41
64,52
46,48
Seri
Ljt erukur
(cm)
IVa
26,7
23,7
20,7
17,2
IVb
13,7
12,7
7,7
4,7
IVc
25,2
17,7
11,7
7,7
IVd
14,7
12,7
11,7
7,7
% Lj
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
48,69
46,41
62,80
72,67
57,64
5,62
25,32
43,48
55,23
32,41
44,94
46,41
43,48
55,23
47,52
3. Semakin besar debit yang mengalir
maka semakin panjang pula panjang
loncatan yang terjadi.
D.Hubungan Panjang Loncatan Air
dengan Bilangan Froude
Panjang loncatan (Lj) diukur dari
ujung kolam olakan ke titik terjauh dari
olakan.. Menurut Van Rijn (1990) bahwa
panjang loncatan air dipengaruhi oleh
bilangan froude setelah loncatan. Maka
dari itu dalam penelitian ini dilihatkan
bagaimana hubungan antara panjang
loncatan terukur maupun teori dengan
bilangan Froude setelah loncatan air.
Hubungan Linier Fr dengan Ljterukur/R
7.0
6.0
Lj / R
5.0
4.0
Rata-rata
persamaan
linier dari
semua seri
y = 1.314x - 0.894
R² = 0.726
3.0
2.0
1.0
0.0
1
2
3
4
Bilangan Frode (Fr)
5
6
Gambar 10 Hubungan bilangan Froude dengan Ljterukur/R
Berdasarkan gambar 10 dapat disimpulkan bahwa rata-rata hubungan linier non
dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa seri dengan persamaan
1,314
0,894 dan R2=0,726.
Lj / R
Hubungan Exponensial Fr dengan Ljterukur/R
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
Rata-rata
persamaan
exponensial
dari semua seri
y = 0.764e0.426x
R² = 0.704
1
2
3
4
Bilangan Frode (Fr)
5
6
Gambar V.12 Hubungan bilangan Froude dengan Ljterukur/R
Berdasarkan gambar V.13 dapat disimpulkan bahwa rata-rata hubungan polynomial non
dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari beberapa seri dengan persamaan
dan R2=0,704.
0,764 ,
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan data penelitian serta hasil
analisis
dan
pembahasan
dapat
disimpulakan sebagai berikut :
1. Kecepatan di hilir spilway terbesar
terjadi pada variasi seri Ia, IIa, IIIa dan
IVa (yang masing-masing memiliki
kecepatan 148,8095 cm/dt, 140,056
cm/dt, 143,6782 cm/dt, 136,612 cm/dt)
dengan perlakuan tidak dipasang baffle
blocks. Dapat dilihat untuk debit 0,002
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IVb. Untuk debit 0,003
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IVb. Untuk debit 0,004
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IId. Untuk debit 0,005
m3/dt kecepatan yang paling rendah
adalah pada seri IId. Dari semua
perlakuan baffle blocks yang paling
efektif terdapat pada seri IId dan IVb.
2. Dengan debit aliran yang sama dari
variasi kemiringan tubuh hilir bendung
tidak terjadi perbedaan yang signifikan
terhadap turbulensi aliran. Bilangan
reynolds terbesar terjadi pada debit
0,005 m3/dt diseri Ia, yaitu sebesar
17425,49 yaitu terjadi pada kolam olak
tanpa perlakuan baffle blocks dan
bilangan reynolds terkecil terjadi pada
kolam olak yang dipasangi baffle blocks
pada awal radius lengkung yaitu pada
debit 0,002 m3/dt diseri IVb sebesar
6935,77. Hal ini menunjukkan bahwa
baffle blocks yang diletakkan pada awal
radius lengkung adalah yang paling
efektif dalam meredam turbulensi aliran
di hilir pusaran.
3. Untuk peredaman energi panjang
loncatan pada seri Id yang merupakan
seri yang paling efektif meredam energi
dengan prosentase reduksi rata-rata
60,31%. Perlakuan seri Id, IId, IIIb, dan
IVb merupakan perlakuan seri yang
paling efisien dibandingkan dengan
perlakuan yang lainnya. Semakin besar
debit yang mengalir maka semakin
panjang pula panjang loncatan yang
terjadi.
4. Rata-rata
hubungan
linier
non
dimensional antara Lj terukur/R dengan
Fr dari beberapa seri disimpulkan
dengan persamaan
1,314
2
0,894 dan R =0,726.
5. Rata-rata hubungan exponensial non
dimensional antara Lj terukur/R dengan
Fr dari beberapa seri disimpulkan
dengan
persamaan
persamaan
2
,
0,764
dan R =0,704.
Saran
Saran yang bisa diberikan dengan hasil
penelitian ini adalah :
1. Untuk penelitian lebih lanjut dapat
dilakukan
dengan menambahkan
penelitian mengenai tinggi loncat air.
2. Untuk penelitian lebih lanjut dapat juga
dilakukan dengan variasi bentuk baffle
blocks dan kemiringan tubuh hilir
bendung yang lebih beragam serta
menggunakan
variasi
ketinggian
bendung.
3. Diperlukan peningkatan kapasitas debit
pompa, agar variasi debit yang
digunakan lebih beragam dan jarak
interval debit bisa lebih besar.
4. Untuk penelitian lebih lanjut pengaruh
suhu aliran (kekentalan kinematik)
perludipertimbangkan.
DAFTAR PUSTAKA
Agnes, 1999, ”Pengaruh Tataletak Baffle Block Pada Kolam Olakan USBR tipe IV
Lantai Miring,” Skripsi (Tidak diterbitkan) Universitas Sebelas Maret (UNS),
Surakarta.
Anonim, 2001, Pedoman Penyusunan “Laporan Tugas Akhir”, Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Anonim, 1986, Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan
Utama KP-02, Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta.
Anonom, Module 4 Hydraulic Structures for Flow Diversion and Storage.
http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcoursecontents/IIT%20Kharagpur/Water%20Resource%20Engg/pdf/m4l08.pdf, IITM,
Kharagpur, Diakses 23 April 2013.
Atmaja, I.T., 2003, Efektifitas Ukuran Blok halang pada kolam olakan USBR IV. Skripsi
(Tidak diterbitkan) Universitas Sebelas Maret (UNS), Surakarta.
Chow, V.T., 1992, Hidrolika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta.
Irawan, Jati, 2011, Pengaruh Variasi Kemiringan pada Tubuh Hulu Bendung dan
Penggunaan Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket terhadap Loncat Air dan
Gerusan Setempat, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas Sebelas Maret,
Surakarta.
Mawardi, E. dan Memed, M., 2002, Desain Hidraulik BendungTetap Untuk Irigasi
Teknis, Alfabeta, Bandung.
Mays, L.W., 1999, Hydraulic Design Handbook, McGraw-Hill, New York, USA.
Peterka, A.J., 1974, Hydraulics Design Of Stilling Basin And Energy Dissipaters, United
States Department Of Interior, Bureau Of Reclamation, Denver, Colorado.
Sasongko, 2010, Unjuk Kerja Baffle Blocks Bentuk Cekung Dan Segitiga Untuk
Memperbesar Kehilangan Energi Kinetik Serta Meredam Panjang Loncatan Air
Pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas
Sebelas Maret, Surakarta.
Sosrodarsono, S., 1989, Bendung Tipe Urugan, Dirjen Pengairan Departemen Pekerjaan
Umum dan Tenaga Listrik, PT Pradya Paramita, Jakarta.
Tauvan, A.P., 2009. Kajian Peredam Energi Pada Kolam OLak Tipe Solid Roller Bucket
Dengan Buffle Bolcks Bentuk Kotak, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas
Muhammadyah Surakarta, Surakarta.
Triatmodjo, Bambang, 1995. Hidrolika II, Beta Offset, Yogyakarta.
Juned, P.A.,2013. Pengaruh Variasi Kemiringan Tubuh Hilir Bendung dan Penempatan
Baffle Blocks pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncatan
Hidrolis dan Peredaman Energi, Skripsi (tidak diterbitkan), Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Indian Standard, 2010. Criteria For Hydraulic Design of Bucket Type Energy Dissipator,
New Delhi