PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR BENDUNG DAN PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE Pengaruh Variasi Kemiringan Tubuh Hilir Bendung Dan Penempatan Baffle Blocks Pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket Terhadap Loncatan Hidrolis Dan Pereda

PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR BENDUNG DAN
PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE
SOLID ROLLER BUCKET TERHADAP LONCATAN
HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh

diajukan oleh :

PEMBRA JUNED ADIPURA
NIM : D100090021
NIRM : 09.6.106.03010.50021

kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013

ii

iii

MOTTO

Allah, tidak ada Tuhan selain Dia. Yang Mahahidup, yang terus-menerus
mengurus (makhluk-Nya). 3:2

Wahai orang-orang yang beriman! Rukuklah, sujudlah dan sembahlah Tuhanmu,
dan berbuatlah kebaikan, agar kamu beruntung. 22:77
Dari Ibnu „Abbas RA, beliau berkata:
Rasulullah SAW bersabda : “Dua nikmat yang kebanyakan manusia lalai untuk
memanfaatkannya dengan sebaik mungkin adalah kesehatan dan waktu luang.”
(H.R. Bukhari)

iv

PERSEMBAHAN

untuk Bapak dan Ibu terimakasih untuk semuannya.
“my first, my last, my everything and the answer to all my dreams. you’re my sun,
my moon, my guiding star, my kind of wonderful, that’s what you are.”

untuk Mbah Kakung dan Mbok’e terimakasih
atas perhatian, kesabaran dan kasih sayangnya.
“yang selalu membukakan pintu meskipun
terkadang aku pulang larut malam.”

almamater
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

v

PRAKATA
‫ﻋ ﻼﺳ‬

‫ﻮ‬

‫ﻪ ﮔ ﻮﷲ‬

Alhamdulilah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah
SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan laporan
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi
persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Program Studi Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penulis
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak memberikan
dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Kemudian dengan selesainya Tugas Aklhir ini penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada :
1). Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2). Bapak Ir. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3). Bapak Jaji Abdurrosyid, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus
sebagai Ketua Tim Penguji.
4). Bapak Gurawan Djati Wibowo, S.T., M.T., selaku Pembimbing Pendamping

sekaligus sebagai Sekertaris Tim Penguji.
5). Bapak Ir. Hermono S.B., M.Eng., selaku Anggota Tim Penguji.
6). Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
7). Bapak, Ibu dan semua keluarga dirumah, terimakasih untuk doa dan kasih
sayangnya.
8). Mbah Kakung lan si Mbok’e, terimakasih untuk semua perhatian, kasih
sayang dan kesabarannya.
9). Teman-teman tim tiga yang selalu memberi waktu, tenaga dan perhatiannya.
10). Pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

vi

Semoga segala bantuan yang diberikan, senantiasa mendapatkan ridho dari
Allah SWT dan semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita
semua. Amin
‫ﻮ ﻜ ﻋ ﻼﺳ ﻮ‬

‫ﻮﷲ‬

‫ﻪ‬

Surakarta, Oktober 2013

Penyusun

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..............................................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................

ii

LEMBAR PERNYATAAN .................................................................................... iii
MOTTO ................................................................................................................... vi
PERSEMBAHAN ....................................................................................................

v

PRAKATA .............................................................................................................. vi
DAFTAR ISI ............................................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ...................................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xi
DAFTAR NOTASI .................................................................................................. xii
DAFTAR ISTILAH ................................................................................................ xiii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiv
ABSTRAKSI............................................................................................................ xv
BAB

I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................................... 1
B. Rumusan Masalah ........................................................................... 2
C. Tujuan Penelitian ............................................................................ 2
D. Batasan Masalah.............................................................................. 3

E. Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 4
BAB III. DASAR TEORI
A. Tipe Aliran Pada Bendung .............................................................. 6
B. Debit Aliran ..................................................................................... 7
C. Bilangan Reynolds ........................................................................... 8
D. Bilangan Froude.............................................................................. 8
E. Mercu Pelimpah .............................................................................. 10
F. Peredam Energi Tipe Roller Bucket ................................................ 13
G. Loncatan Air.................................................................................... 16
H. Energi Spesifik ................................................................................ 16
viii

BAB IV. METODE PENELITIAN
A. Bentuk Penelitian ............................................................................ 18
B. Lokasi Penelitian ............................................................................. 18
C. Bahan dan Peralatan ........................................................................ 18
D. Pengamatan ..................................................................................... 23
E. Perencanaan Model ......................................................................... 24

F. Running Penelitian .......................................................................... 27
G. Pelaksanaan Penelitian .................................................................... 28
H. Bagan Alur Pelaksanaan Penelitian ................................................ 30
BAB V. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengujian ............................................................................... 31
B. Analisis Data dan Pembahasan ....................................................... 31
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ..................................................................................... 40
B. Saran ................................................................................................ 41
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

ix

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1

Running Penelitian ......................................................................

27

Tabel V.1

Kecepatan Aliran ........................................................................

32

Tabel V.2

Besaran Bilangan Reynolds di Hilir Pusaran ..............................

34

Tabel V.3

Kehilangan Energi Pada Aliran Melalui Tubuh Bendung dan Kolam
olak ..............................................................................................

x

36

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1

Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka ........................

10

Gambar III.2

Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat ...................................

11

Gambar III.3

Bentuk-bentuk Bendung Mercu Ogee .........................................

12

Gambar III.4

Grafik Perencanaan Mercu Ogee.. ..............................................

12

Gambar III.5

Kolam Olak Tipe Roller Bucket.. ................................................

13

Gambar III.6

Pusaran Air pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket ............

14

Gambar III.7

Energi dalam Aliran Saluran Terbuka Berubah Beraturan .........

16

Gambar IV.1

Air yang digunakan dalam penelitian .........................................

18

Gambar IV.2

Kayu, Lem, Malam dan Amplas .................................................

18

Gambar IV.3

Saluran/Open Flume 30x60x1000 cm.........................................

19

Gambar IV.4

Bak penampung air .....................................................................

19

Gambar IV.5

Pompa Air dan Kran pengatur debit............................................

20

Gambar IV.6

Tail Gate .....................................................................................

20

Gambar IV.7

Pelimpah Ogee, Kolam Olak Solid Roller Bucket dan Bafle
Blocks ..........................................................................................

21

Gambar IV.8

Penggaris besi, Meteran dan Stopwatch ......................................

22

Gambar IV.9

Mistar Ukur pada Open Flume....................................................

22

Gambar IV.10 Variabel-variabel yang diamati dalam penelitian .......................

23

Gambar IV.11 Grafik koefisien peluapan mercu ogee hubungan antara p/Hd ....

24

Gambar IV.12 Baffle blocks bentuk balok ..........................................................

27

Gambar IV.13 Bagan Alur Penelitian .................................................................

30

Gambar V.1

Karakteristik Aliran .....................................................................

39

Gambar V.2

Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hilir
Pusaran (cm/dt) ...........................................................................

32

Gambar V.3

Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Bilangan Reynold .....

34

Gambar V.4

Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Prosentase Kehilangan
Energi (%) ...................................................................................

Gambar V.2

36

Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Panjang Pusaran Air
(cm) .............................................................................................
xi

38

DAFTAR NOTASI

Notasi III.1

Debit Aliran (m3/dt) ....................................................................

7

Notasi III.2

Debit Aliran (liter/detik) .............................................................

7

Notasi III.3

Bilangan Reynolds .......................................................................

8

Notasi III.4

Bilangan Froude..........................................................................

9

Notasi III.5

Energi Spesifik ............................................................................

16

Notasi III.6

Energi Spesifik (α = 1) ................................................................

16

xii

DAFTAR ISTILAH

A

: luas penampang aliran (m2)

b

: lebar saluran (m)

Cd

: koefisien debit

Ce

: koefisien tampang saluran

E

: energi (m)

E1

: energi di hulu mercu (m)

E2

: energi setelah pusaran (m)

Fr

: angka f roude

g

: percepatan gravitasi (m2/dt)

h1

: kedalaman air di hulu mercu (m)

h2

: kedalaman muka air hilir setelah pusaran (m)

hd

: kedalaman air di atas mercu (m)

hf

: kehilangan energi (m)

Lj

: panjang pusaran air (m)

p

: tinggi bendung (m)

Q

: debit aliran (m3/dt)

R

: jari-jari hidraulik (m)

Re

: bilangan reynolds.

V

: kecepatan rata-rata aliran (m/dt)

Vc

: kecepatan awal aliran di atas mercu (m/dt)

V1

: kecepatan di hulu mercu (m/dt)

V2

: kecepatan setelah pusaran (m/dt)

z

: selisih elevasi hd dengan h2

υ

: kekentalan kinematik (m2/dt)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I

Penentuan Debit Rencana

Lampiran II

Pengamatan Hasil Pengujian

Lampiran III

Kecepatan Aliran dan Bilangan Reynolds

Lampiran IV

Kehilangan Energi

Lampiran V

Loncatan Hidrolis

Lampiran VI

Gambar Model

Lampiran VII Tabel Kekentalan Vikositas
Lampiran VIII Lembar Konsultasi

xiv

ABSTRAK
Salah satu konstruksi bangunan air yang digunakan untuk mengoptimalkan
penggunaan sumber daya air adalah bendung. Peninggian muka air karena
pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir. Jika
dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari superkritis ke subkritis, maka
akan terjadi loncatan hidrolis atau yang sering disebut hydraulic jump. Guna
mereduksi energi yang terdapat di dalam aliran tersebut, maka diperlukan
bangunan peredam energi yaitu kolam olakan (stilling basin). Tujuan dari
penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kemiringan tubuh hilir bendung dan
penempatan baffle blocks terhadap loncatan hidrolis dan peredaman 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 solid roller 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 turbulensi aliran, panjang pusaran air dan kehilangan energi.
Hasil penelitian menunjukkan beberapa kesimpulan, pertama semakin
bertambahnya debit aliran, maka semakin besar turbulensi dan panjang loncatan
hidrolis di hilir pusaran serta semakin kecil nilai prosentase kehilangan energinya.
Kedua, susunan baffle blocks yang paling efektif dalam meredam turbulensi dan
loncatan hidrolis di hilir pusaran adalah yang dipasang pada tengah-tengah radius
lengkung. Ketiga, efisiensi kehilangan energi bertambah seiring berkurangnya
variasi debit, perlakuan tanpa baffle blocks adalah yang paling efektif. Keempat,
dengan debit aliran yang sama dari variasi kemiringan tubuh hilir bendung tidak
terjadi perbedaan yang signifikan terhadap turbulensi aliran dan kehilangan energi
kecuali pada panjang loncatan hidrolis, yaitu kemiringan 4:4 yang paling efektif.
Kata kunci : pelimpah ogee, solid roller bucket, baffle blocks, loncatan hidrolis

xv