C. Aliran Melalui Saluran terbuka
5. Gradasi Sedimen
Perhitungan dengan rumus Stikler
6
5. Gradasi Sedimen
Gradasi sedimen dari sedimen transpor merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kedalaman gerusan pada kondisi air bersih (clear water scour). Dari Gambar 3 kedalaman gerusan (ys/b) tak berdimensi sebagai fungsi dari karakteristik gradasi sedimen material dasar (σ/d50).
Dimana σ adalah standar deviasi untuk ukuran butiran dan d50 adalah ukuran partikel butiran rerata. Nilai kritikal dari σ/d50 untuk melindunginya hanya dapat di capai dengan bidang dasar, tetapi tidak dengan lubang gerusan di mana kekuatan lokal pada butirannya tinggi yang disebabkan meningkatnya pusaran air. Dengan demikian nilai koefisien simpangan baku geometrik (σg) dari distribusi gradasi sedimen akan berpengaruh pada kedalaman gerusan air bersih dan dapat ditentukan dari nilai grafik seperti pada gambar di bawah ini:
Kedalaman gerusan setimbang di sekitar pilar fungsi ukuran butir relatif untuk kondisi aliran air bersih
(Sumber: Breusers dan Raudkivi, 1991 : 66)
koefisien simpangan baku (Kσ) fungsi standar deviasi geometri ukuran butir
(Sumber: Breusers dan Raudkivi, 1991 : 67)
Estimasi kedalaman gerusan dikarenakan adanya pengaruh distribusi material dasar mempunyai nilai
maksimum dalam kondisi setimbang pada aliran air bersih (clear water) menurut Breuser dan Raudviki (1991:67) adalah sebagai berikut :
yse(σ)/b=Kd.yse/b 6. Awal Gerak Butiran
Akibat adanya aliran air, timbul gaya-gaya yang bekerja pada material sedimen.Gaya-gaya tersebut mempunyai kecenderungan untuk menggerakkan atau menyeret butiran material sedimen. Pada waktu gaya-gaya yang bekerja pada butiran sedimen mencapai suatu harga tertentu, sehingga apabila sedikit gaya di tambah akan menyebabkan butiran sedimen bergerak, maka kondisi tersebut di sebut kondisi kritik. Parameter aliran pada kondisi tersebut, seperti tegangan geser dasar (τo), kecepatan aliran (U) juga mencapai kondisi kritik (Kironoto, (1997) dalam Sucipto (1994:36)).
Garde dan Raju (1977) dalam Sucipto (2004:36) menyatakan bahwa yang dikatakan sebagai awal gerakan butiran adalah salah satu dari kondisi berikut :
1. Satu butiran bergerak
2. Beberapa (sedikit) butiran bergerak 3. Butiran bersama-sama bergerak dari dasar
4. Kecenderungan pengangkutan butiran yang ada sampai habis.
Tiga faktor yang berkaitan dengan awal gerak butiran sedimen yaitu :
1. Kecepatan aliran dan diameter/ukuran butiran 2. Gaya angkat yang lebih besar dari gaya berat butiran
7. Gaya geser kritis
Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada material butiran di dasar sungai, gaya geser yang terjadi pada dasar sungai dirumuskan sebagai persamaan berikut (Masloman, 2006) :
𝜏o = pw RS
Dimana:
𝜏0 = gaya geser dasar (N/m2) pw = Rapat massa air (kg/m3)
= Percepatan gravitasi (m/det2) R = Jari-jari hidrolis (m)
S = Kemiringan dasar sungai
Diagram Shields, hubungan Tegangan Geser Kritis dengan Bilangan Reynolds
8. Angkutan Dasar (Bed Load Transport)
Menurut Saleh Pallu (2007), Angkutan dasar terjadi apabila gerakan partikel sedimen terguling, tergelincir, atau kadang-kadang meloncat sepanjang dasar, hal ini disebut angkutan dasar (bed load transport). Pada umumnya, besar angkutan dasar pada sungai adalah berkisar 5 – 25% dari angkutan melayang. Material kasar tinggi persentasenya menjadi angkutan dasar.
9. Ukuran Pilar dan Ukuran Butir Material Dasar Kedalaman gerusan maksimum pada media alir clear water scour sangat dipengaruhi adanya ukuran butiran material dasar relatif b/d50 pada sungai alami maupun buatan. Untuk sungai alami umumnya koefisien ukuran butir relatif b/d50 pada kecepatan relatif U/Uc= 0,90 pada kondisi clear water dan umumnya kedalaman gerusan relatif ys/b tidak dipengaruhi oleh besarnya butiran dasar sungai selama b/d50 > 25.
Ukuran pilar mempengaruhi waktu yang diperlukan bagi gerusan lokal pada kondisi clear-water sampai kedalaman terakhir, tidak dengan jarak relatif (ys/b), jika pengaruh dari kedalaman relatif (y0/b) dan butiran relatif (b/d50) pada kedalaman gerusan ditiadakan, maka nilai aktual dari (ys/b) juga tergantung pada peningkatan dari bed material. Pada kasus gerusan yang mengangkut sedimen (live bed), waktu diberikan untuk mencapai keseimbangan gerusan dan tergantung pada rasio dari tekanan dasar ke tekanan kritikal.
(Breuser 1971, Akkerman 1976, Konter 1976, 1982, Nakagawa dan Suzuki 1976) melakukan percobaan-percobaan untuk mempraktekkan pendekatan yang sama terhadap proses gerusan di sekitar pilar jembatan. Hasil dari percobaan-percobaan tersebut diantaranya pada kolom dengan ukuran kecil dimana (b/h0< 1) kedalaman maksimum gerusan dapat digambarkan dengan persamaan berikut yang berlaku pada seluruh fase dari proses gerusan asalkan ym,e>b :
Pada fase perluasan (development phase), untuk t < t1, persamaan di atas menjadi:
𝑦𝑚 𝑏 = [𝑡
𝑡1]γ
Menurut Nakagawa dan Suzuki (1976) dalam Miller (2003) dalam Okki (2007:31) nilai γ = 0.22-0.23dan t1 bisa ditulis sebagai berikut :
t1 = 29.2 𝑏
√2𝑈0[√∆𝑔𝑑50
√2𝑈0 ]3[ 𝑏
𝑑50]1.9
Dimana :
b = lebar pilar jembatan (m) d50 = diameter rata-rata partikel (m) Uc = kecepatan kritis rata-rata (m/s) U0 = kecepatan rata-rata (m/s), dengan Breuser dan Raudkivi(1971) menemukan persamaan untuk pilar bulat jembatan yaitu :
ym,e= 1,35 Kib0.7h0.3 Dimana :
b = lebar pilar jembatan (m) h0 = kedalaman aliran (m)
Ki = faktor koreksi (untuk pilar bulat Ki = 1,0) ym,e= kedalaman gerusan saat setimbang (m)
Volume lubang gerusan di bentuk untuk mengelilingi pilar dan berbanding diameter kubik dari pilar itu sendiri, berarti semakin lebar pilar semakin banyak gerusan dan semakin banyak pula waktu yang diperlukan untuk melakukan penggerusan. Koefisien pengaruh ukuran pilar dan ukuran butir material dasar (Kdt) ini menurut Ettema (1980) dalam Breuser (1991:68) dapat pula untuk live bed scour.
Dari uraian di atas lebih jelas dapat di lihat pada Gambar 6 dan Gambar 7 yang memperlihatkan korelasi antara nilai kedalaman gerusan relative dengan ukuran butir relatif U/Uc dengan ukuran butir relatif.
Hubungan kedalaman gerusan seimbang (yse) dengan ukuran butir realtif (b/d50) untuk kondisi aliran air bersih
dan bersedimen
(Sumber : Breuser dan Raudkivi 1991:69)
Hubungan koefisien reduksi ukuran butir relatif K(b/d50) dengan ukuran butir relatif (b/d50) untuk kondisi aliran air
bersih dan bersedimen
(Sumber : Breuser dan Raudkivi 1991:69)
10. Bentuk Pilar
Pengaruh bentuk pilar berdasarkan potongan horizontal dari pilar telah di teliti oleh Laursen dan Toch (1956), Neil (1973) dan Dietz (1972). Bentuk potongan vertikal pilar juga dapat dijadikan dasar untuk menentukan faktor koreksi.
Bentuk pilar akan berpengaruh pada kedalaman gerusan lokal, pilar jembatan yang tidak bulat akan memberikan sudut yang lebih tajam terhadap aliran datang yang diharapkan dapat mengurangi gaya pusaran tapal kuda sehingga dapat mengurangi besarnya kedalaman gerusan. Hal ini juga tergantung pada panjang dan lebar (l/b) masing-masing bentuk pilar mempunyai koefisien faktor bentuk K1 menurut Dietz (1971) dalam Breuser dan Raudkivi (1991:73) ditunjukkan dalam table di bawah ini:
Koefisien koreksi untuk bentuk penampang pilar Bentuk Ujung Pilar K1
Persegi 1,1
Bulat 1.0
Lingkaran Silinder 1,0
Kumpulan Silinder 1,0
Tajam 0,9
Sketsa bentuk penampang pilar
Koefisien koreksi untuk arah datang aliran air
θ L/a=4 L/a=8 L/a=12
0o 1,0 1,0 1,0
15o 1,5 2,0 2,5
30o 2,0 2,75 3,5
45o 2,3 3,3 4,3
90o 2,5 3,9 5,0
θ = sudut kemiringan aliran L = panjang pilar (m)
Keberadaan kelompok tiang akan sangat berpengaruh terhadap gerusan yang akan terjadi. Bentuk dan dimensi dari kelompok tiang serta jarak antar tiang akan sangat berpengaruh terhadap gerusan di sekitar kelompok tiang.
BAGIAN KE-TIGA PENELITIAN
A. Perhitungan Bilangan Froude
Jenis aliran yang terjadi dalam proses pengaliran dalam flume dapat dijabarkan berdasarkan bilangan Froude sebagai berikut :
𝐹𝑟 = 𝑉
√𝑔. 𝐻
Dalam penelitian ini kondisi aliran dalam keadaan sub kritis yaitu bilangan Froude lebih kecil dari satu (Fr <1). Hasil perhitungan bilangan Froude untuk variasi debit Q1, Q2, Q3 dapat dilihat pada tabel 4, 5 dan 6.
Hasil perhitungan bilangan Froude (Fr) untuk pengaliran 20 menit semua tipe kelompok tiang
Lanjutan Tabel 4
Hasil perhitungan bilangan Froude (Fr) untuk pengaliran 40 menit semua tipe kelompok tiang
Hasil perhitungan bilangan Froude (Fr) untuk pengaliran 60 menit semua tipe kelompok tiang
Lanjutan tabel 6.
B. Perhitungan Bilangan Reynold
Hasil perhitungan bilangan Reynold (Re) untuk pengaliran 20 menit semua tipe kelompok tiang
Hasil perhitungan bilangan Reynold (Re) untuk pengaliran 40 menit semua tipe kelompok tiang
Hasil perhitungan bilangan Reynold (Re) untuk pengaliran 60 menit semua tipe kelompok tiang
C. Perhitungan Koefisien Chezy
Hasil perhitungan Koefisien Chezy (Ch) untuk pengaliran 20 menit semua tipe kelompok tiang
Hasil perhitungan Koefisien Chezy (Ch) untuk pengaliran 40 menit semua tipe kelompok tiang
Hasil perhitungan Koefisien Chezy (Ch) untuk pengaliran 60 menit semua tipe kelompok tiang
1. Kedalaman Aliran
Kedalaman aliran (h) pada saat simulasi tanpa menggunakan kelompok tiang di ukur menggunakan meteran di sepanjang saluran. Hasil dari pengukuran kedalaman aliran ini terlihat seperti pada tabel di bawah ini:
Debit (cm3/dt.)
Elevasi Saluran (cm)
Elevasi Muka
Air (cm)
Tinggi Aliran
(cm)
0,63 20 16,39 3,61
0,92 20 15,78 4,22
1,18 20 15,28 4,72
2. Kecepatan Aliran
Kecepatan aliran dalam penelitian ini di ukur dengan menggunakan alat ukur Flow Watch. Pengukuran dilakukan sepanjang saluran area penelitian pada tiga
bagian yaitu bagian kiri saluran, tengah saluran dan tepi kanan saluran, hasil dari ketiga bagian pengukuran kemudian di rata-ratakan untuk memperoleh kecepatan aliran rata-rata. Data selengkapnya terlihat pada tabel di bawah ini:
3. Debit Aliran
Debit aliran yang di peroleh dari penelitian ini adalah hasil perkalian antara luas penampang basah saluran ( A ) dengan kecepatan aliran ( U0 ), perhitungan debit aliran seperti pada tabel di bawah ini:
4. Klasifikasi Aliran
Aliran pada saluran terbuka di sebut turbulen apabila angka Reynold Re > 1000, dan laminer apabila Re
< 500. Sedangkan aliran di sebut kritis jika Fr = 1, Sub kritis Fr < 1 dan super kritis apabila Fr > 1. Hasil perhitungan pada tabel 4 dan 5 menunjukkan bahwa tipe aliran dalam penelitian ini adalah turbulen dan sub kritis.
Tegangan geser dasar saluran sebesar 1,828 N/m2, di mana 1,828 m/s > 0,639 m/s ( U*c > U* maka butiran bergerak) berdasarkan persamaan 3.
D. Perubahan Dasar Saluran
Perubahan dasar saluran dapat di analisis dengan pengukuran kedalaman gerusan di sekitar pilar setelah selesai di lakukan pengaliran dan dilakukan pada tiga bagian yaitu bagian depan, samping dan bagian belakang pilar dengan menggunakan mistar untuk mendapatkan data kontur yang akurat, jumlah titik pengamatan di buat sebanyak 1.150 titik pengamatan, yaitu 46 grid benang dibentangkan melintang di atas model saluran yang telah di buat dan di beri tanda untuk memudahkan pengukuran sebanyak 25 titik dengan jarak antar titik dua centimeter.
Titik pengamatan di sekitar pilar dan jarak penempatan pilar dapat di lihat pada gambar di bawah ini:
Titik pengamatan untuk tipe 1
Titik pengamatan untuk tipe 2
Titik pengamatan untuk tipe 3
Pembentukan horseshoe vortek ini diakibatkan oleh tekanan air yang cukup kuat sehingga terjadi gerusan yang membentuk lubang kearah sisi-sisi tiang dengan kedalaman yang berbeda. Formasi pusaran air ini merupakan hasil dari penumpukan air pada hulu dan akselerasi aliran di sekitar bagian depan tiang.
Gerusan di sekitar moedel kelompok tiang tipe 1
Gerusan di sekitar model kelompok tiang tipe 2
Gerusan di sekitar model kelompok tiang tipe 3
E. Data hasil Penelitian dan Pembahasan
Data utama yang di peroleh pada percobaan yang dilakukan di laboratorium adalah data kedalaman gerusan.
Data-data tersebut akan digunakan untuk mengetahui dan menggambarkan hasil pengamatan fisik dengan kedalaman gerusan lokal.
1. Pengaruh waktu pengaliran terhadap kedalaman gerusan.
Lama pengaliran akan mempengaruhi kedalaman gerusan yang terjadi, kedalaman gerusan kemudian akan mencapai keadaan konstan pada waktu tertentu.
Pola aliran yang terjadi di tengah saluran terdapat penghalang berupa tiang maka akan mengakibatkan terjadinya gerusan local (local scrouring) dan penurunan elevasi dasar (degradasi) di sekitar tiang, dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Pengaruh waktu (t) pengaliran terhadap kedalaman gerusan
Pengaruh waktu (t) pengaliran terhadap kedalaman gerusan untuk Q2=0,0092 m3/dtk
Pengaruh waktu pengaliran terhadap kedalaman gerusan untuk Q3=0,0118 m3/dtk
Data pengamatan dari tiga gambar di atas dilakukan pada titik tertentu yaitu pada tengah model kelompok tiang penelitian dengan tiga variasi waktu yang dialirkan dan debit (Q) yang sama, hal ini menunjukkan tingkat gerusan lokal di sekitar tiang yang berbeda. Pada pengamatan gambar 23. Untuk debit Q1 di peroleh tingkat
-10
kedalaman gerusan maksimumnya lebih kecil yaitu 7,9 cm, sedangkan pengamatan pada gambar 25. dengan waktu pengaliran 60 menit, mengalami kedalaman gerusan lebih besar yaitu 8,9 cm. Untuk perubahan kedalaman gerusan pada masing-masing debit yang berbeda, hasil analisis dapat di lihat pada gambar di atas, pada gambar 23. terlihat kedalaman gerusan yang terjadi pada variasi waktu dengan tiga variasi tipe yang berbeda yaitu, pada kelompok tiang tipe I dengan t = 20 menit kedalaman gerusannya sebesar 5,9 cm, pada t = 40 menit kedalaman gerusannya sebesar 6,6 cm dan pada t = 60 menit kedalaman gerusan maksimum yang terjadi sebesar 6,8 cm.
Pada kelompok tiang tipe II, kedalaman gerusan maksimum yang terjadi pada pada t = 20 menit, kedalaman gerusan 6,5 cm, pada t = 40 menit kedalaman gerusan, yaitu 6,4 cm, pada t = 60 menit, kedalaman gerusan maksimum, yaitu 7,5 cm.
Pada kelompok tiang tipe III, kedalaman gerusan maksimum yang terjadi pada t = 20 menit, yaitu 7,5 cm, pada t = 40 menit kedalaman gerusan, yaitu 7,7 cm dan pada t = 60 menit, kedalaman gerusan maksimum yang terjadi adalah 7,9 cm.
Dari analisis di simpulkan bahwa dari ketiga titik pengamatan, kedalaman gerusan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya atau peningkatan variasi waktu dan lamanya pengaliran mempunyai potensi kedalaman gerusannya lebih besar dari setiap debit yang sama.
2. Pengaruh debit terhadap kedalaman gerusan.
Dari hasil analisis pengamatan untuk kedalaman rata-rata gerusan pada setiap tipe kelompok tiang dengan variasi debit yang dialirkan dapat di lihat pada gambar grafik di bawah ini:
Hubungan kedalaman gerusan dengan variasi debit (Q) pada kelompok tiang tipe-1
Hubungan kedalaman gerusan dengan variasi debit (Q) pada kelompok tiang tipe-2
-6,00
Hubungan kedalaman gerusan dengan variasi debit (Q) pada kelompok tiang tipe-3
Pada grafik gambar 26 sampai gambar grafik 28 terlihat bahwa setiap tipe mempunyai kedalaman gerusan yang berbeda dari hasil percobaan, pada dasarnya perubahan debit sangat berpengaruh terhadap kedalaman gerusan yang terjadi, akibat adanya bangunan tiang.
Apabila debitnya bertambah maka kedalaman gerusan yang terjadi akan semakin dalam. Kecepatan dan perubahan debit sangat mempengaruhi terhadap nilai kedalaman gerusan. Kecepatan aliran yang berbeda akan mengakibatkan gaya yang bekerja untuk mengangkut butiran sedimen berbeda pula.
3. Jarak antara kelompok Tiang
Jarak pada kelompok tiang pada penelitian ini, juga berpengaruh terhadap besaran gerusan disekitarnya.
Penambahan gerusan akan terjadi di mana ada perubahan setempat seperti karakteristik tanah dasar setempat, serta adanya halangan pada aliran sungai berupa bangunan sungai.
Adanya halangan pada alur sungai akan menyebabkan perubahan pola aliran. Perubahan pola
-6,00
aliran tersebut menyebabkan gerusan lokal di sekitar bangunan tersebut. Bangunan bagian bawah jembatan (pangkal dan pilar jembatan) sebagai suatu struktur bangunan tidak lepas pula dari pengaruh gerusan lokal tersebut. Gambar grafik 29-32 ini akan menunjukkan perubahan dasar akibat variasi jarak antara pilar pada setiap kelompok tiang dengan waktu aliran yang lama t = 60 menit dan debit yang lebih besar pula Q = 0,0118 m3/dtk
Perubahan dasar saluran akibat jarak antara tiang pada semua tipe kelompok tiang pada pias 5 dan 6
-7
TIPE 1-(1,4 L) titik 12 TIPE 2-(1 L) titik 11 TIPE 3-(0,6 L) titik 9
Perubahan dasar saluran akibat jarak antara tiang pada semua tipe kelompok tiang pada pias 9,11,12
Perubahan dasar saluran akibat jarak antara tiang pada semua tipe kelompok tiang pada pias 14, 15 dan 17
Perubahan dasar saluran akibat jarak antara tiang pada semua tipe kelompok tiang pada pias 20 dan 21
-8
TIPE 1-(1,4 L) titik 14 TIPE 2-(1 L) titik 15 TIPE 3-(0,6 L) titik 17
-8
TIPE 1-(1,4 L) titik 20 TIPE 2-(1 L) titik 20 TIPE 3-(0,6 L) titik 21
Gambar-gambar di atas terlihat perubahan kedalaman gerusan yang terjadi pada masing-masing tipe dengan debit yang sama dengan waktu yang berbeda. Pada gambar 30 pada kelompok tiang tipe I, dengan jarak 1,4 L cm kedalaman gerusan maksimum yang terjadi sebesar 6,9 cm, pada kelompok tiang tipe II dengan jarak tiang 1,0 L cm kedalaman gerusan maksimumnya sebesar 7,7 cm, sedangkan pada tipe kelompok tiang tipe III dengan jarak tiang 0,6 L cm kedalaman gerusan maksimumnya sebesar 8,4 cm. Posisi kedalaman gerusan maksimum pada tiga jarak tiang terletak di samping tiang. Hal ini terjadi karena dominasi penyempitan aliran antara tiang semakin sempit, maka kecepatan aliran semakin besar.
Dapat disimpulkan pilar dengan jarak 1,4 L mempunyai potensi kedalaman gerusan yang terkecil dari setiap debit, sedangkan tiang yang jarak 1,0 L dan 0,6 L mempunyai potensi kedalaman gerusan yang lebih besar dari setiap debit, hal ini biasa dikenal dengan Gerusan dilokalisir (constriction scour) gerusan yang
diakibatkan penyempitan alur sungai sehingga aliran menjadi terpusat.
4. Volume Gerusan
Gerusan dan endapan merupakan perilaku yang terjadi pada proses pengangkutan sedimen untuk setiap pengaliran, gerusan terjadi bilamana kapasitas pengangkutan yang masuk ke suatu area pengamatan lebih kecil dari pada kapasitas pengangkutan yang meninggalkan area tersebut. Sedangkan endapan bilamana kapasitas pengakutan yang masuk area pengamatan lebih
besar dari pada yang meninggalkan area tersebut, dan bilamana kapasitas pengangkutan yang masuk dan meninggalkan area pengamatan di saluran sama maka terjadi kesetimbangan.
Volume gerusan dan endapan dihitung berdasarkan perubahan luas penampang saluran dari bentuk sebelum dilakukan pengaliran sepanjang area pengamatan. Sesuai dengan tema penelitian ini yang difokuskan pada pengaruh kelompok tiang terhadap gerusan, dapat di lihat pada tabel 16 yaitu hasil perhitungan volume gerusan.
Perhitungan Volumen Gerusan
Hasil analisis kedalaman gerusan yang terjadi pada t = 20 menit untuk semua variasi debit dan semua tipe kelompok tiang, kedalaman gerusan terkecil terjadi pada tipe II yaitu 1,95 cm dengan Q = 0,0092 m3/dtk dan kedalaman gerusan terbesar terjadi pada tipe III yaitu 3,90 cm dengan Q = 0,0118 m3/dtk seperti pada gambar 33.
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
0,3 0,4 0,5
Kedalaman Gerusan (cm)
Kecepatan Aliran m/dtk
Q1 tipe 1 Q2 tipe 1 Q3 tipe 1 Q1 tipe II Q2 tipe II
Hubungan antara kedalaman gerusan dengan kecepatan aliran untuk semua variasi debit pada semua
tipe kelompok tiang untuk t=20 menit
Hubungan antara kedalaman gerusan dengan kecepatan aliran untuk semua variasi debit pada semua
tipe kelompok tiang untuk t=40 menit
Kedalaman gerusan yang terjadi pada t = 40 menit untuk semua variasi debit dan semua tipe kelompok tiang, gerusan terkecil terjadi pada tipe II yaitu 2,88 cm dengan Q = 0,0092 m3/dtk dan gerusan terbesar terjadi pada tipe
Hubungan antara kedalaman gerusan dengan kecepatan aliran untuk semua variasi debit pada semua
tipe kelompok tiang untuk t=60 menit
Kedalaman gerusan yang terjadi pada t = 60 menit untuk semua variasi debit dan semua tipe kelompok tiang, gerusan terkecil terjadi pada tipe II yaitu 3,63 cm dengan Q = 0,0092 m3/dtk dan gerusan terbesar terjadi pada tipe III yaitu 4,77 cm dengan Q = 0,0118 m3/dtk seperti pada gambar 35.
Dari hasil analisis kecepatan aliran di hasilkan volume gerusan terkecil untuk V1 = 0,328 m/dtk yaitu
volume gerusan terbesar 17954,36 cm3 untuk waktu pengaliran t = 20 menit.
Waktu pengaliran t = 40 menit dengan kecepatan aliran V1 = 0,328 m/dtk volume gerusan terkecil 14028,40 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe II dan volume gerusan terbesar 17849,06 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe III pada V2 = 0,4 m/dtk volume gerusan terkecil 13251,70 cm3 pada kelompok tiang tipe II dan volume gerusan terbesar 19299,97 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe I, untuk V3 = 0,456 m/dtk volume gerusan terkecil 18087,87 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe II dan volume gerusan terbesar 21619,76 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe III.
Hasil analisis kecepatan aliran pada t = 60 menit untuk V1 = 0,328 m/dtk volume gerusan terkecil yaitu 18709,26 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe I dan volume gerusan terbesar yaitu 20771,96 cm3 pada kelompok tiang tipe III, untuk V2 = 0,4 m/dtk volume gerusan terkecil 16718,50 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe II dan volume gerusan terbesar yaitu 23881,87 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe I dan V3 = 0,456 m/dtk volume gerusan terkecil 17242,40 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe I dan volume gerusan terbesar yaitu 21925,89 cm3 terjadi pada kelompok tiang tipe III seperti pada gambar 36.
Hubungan antara volume gerusan dengan kecepatan aliran untuk semua tipe kelompok tiang
Hasil analisis persentase gerusan dengan variasi kecepatan pengaliran pada semua tipe kelompok tiang, persentase gerusan terkecil yaitu 41,16 % terjadi pada kelompok tiang tipe I dengan waktu pengaliran 60 menit serta debit 0,0118 m3/dtk dan persentase gerusan terbesar yaitu 81,37 % terjadi pada kelompok tiang tipe III dengan waktu pengaliran 20 menit serta debit 0,0063 m3/dtk, hubungan antara kecepatan aliran dengan persentase kedalaman gerusan untuk semua variasi waktu pada semua model kelompok tiang dapat dilihat pada gambar 37.
0,00 5000,00 10000,00 15000,00 20000,00 25000,00
0 0,5 1
Volume Gerusan (cm3)
Kecepatan Aliran (m/dtk)
Tip e I Tip e II
Hubungan antara kecepatan aliran dengan persentase kedalaman gerusan untuk semua variasi waktu pada semua
tipe kelompok tiang.
5. Pola Aliran dan Gerusan Disekitar Kelompok Tiang
Hasil analisis proses perubahan kedalaman gerusan yang dilakukan di laboratorium menunjukan bahwa besaran kedalaman gerusan bervariasi sesuai dengan kecepatan aliran, diameter butiran, dan jarak antara tiap-tiap tipe kelompok tiang. Proses penggerusan di mulai dari sebelah hulu bangunan. Gerusan berawal di depan tiang yang kemudian membelok kesamping tiang, penggerusan terus terjadi sepanjang sisi tiang dan berhenti sampai jarak tertentu bagian hilir bangunan.
Koordinat kontur gerusan yaitu untuk kordinat X searah dengan arah saluran atau searah dengan arah aliran air, kordinat Y melintang atau memotong saluran dan
X sebesar 2 cm dan untuk arah Y sebesar 2 cm. Hasil pembacaan point gauge menghasilkan titik-titik kedalaman (arah Z) tiap koordinat arah X dan arah Y di permukaan material dasar dengan pola gerusan yang berbeda untuk setiap variasi penelitian. Selanjutnya data-data dan hasil pengukuran di olah untuk mendapatkan peta kontur, kedalaman gerusan di sekitar kelompok tiang ditampilkan sebagai kontur gerusan dalam Gambar 47.
Pola aliran dan bentuk gerusan di tiap-tiap tiang untuk semua tipe kelompok tiang adalah sama, hanya kedalaman gerusannya yang berbeda. Kedalaman gerusannya selalu berada di depan, belakang dan sisi tiap tiang. Kedalaman maksimal selalu terjadi di sisi samping tiang (D) dikarenakan jarak pilar membentuk aliran lebih terpusat di samping pilar (down flow) yang alirannya tidak terhalangi oleh adanya bangunan air (C).
Pola dan arah aliran
Pada permukaan air interaksi aliran yang bergerak kearah tiang (A) akan terhalangi dan membentuk busur ombak (bow wave) yang di sebut sebagai gulungan permukaan (surface roller), dan pada saat terjadi pemisahan aliran pada struktur/tiang bagian dalam (B)
Pada permukaan air interaksi aliran yang bergerak kearah tiang (A) akan terhalangi dan membentuk busur ombak (bow wave) yang di sebut sebagai gulungan permukaan (surface roller), dan pada saat terjadi pemisahan aliran pada struktur/tiang bagian dalam (B)