Studi Perencanaan Hidraulik Peredam Energi Tipe MDO Dengan Model Fisik Dua Dimensi.

(1)

vi Universitas Kristen Maranatha

STUDI PERENCANAAN HIDRAULIK PEREDAM ENERGI

TIPE MDO DENGAN MODEL FISIK DUA DIMENSI

Rokki M N Hutagalung NRP : 0421016

Pembimbing :

ENDANG ARIANI., Ir., Dipl. HE

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BANDUNG

ABSTRAK

Dalam perencanaan bangunan air, umumnya hanya ditinjau dari keamanan terhadap faktor alam yang terjadi di sekitarnya. Perencana tidak memperhatikan keamanan akibat pengaruh bangunan terhadap perubahan morfologi sungai jauh di daerah udik dan di hilir bangunan, serta pengaruh perubahan lingkungan yang tarjadi. Salah satu dari bangunan air tersebut adalah bendung dengan kelengkapannya yang dibangun melintang sungai atau sudetan yang sengaja dibuat untuk meninggikan taraf muka air sehingga air dapat mengalir ke saluran atau jaringan berikutnya.

Model untuk penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika dan Mekanika Fluida Jurusan Teknik Sipil Universitas Kristen Maranatha. Faktor utama terjadinya penggerusan yang dalam di hilir bendung adalah peredam energi yang belum berfungsi secara optimal. Maka untuk mengatasi penggerusan yang terjadi di hilir bendung, dilakukan modifikasi terhadap model fisik peredam energi dan juga penambahan terhadap kelengkapan dari peredam energi itu sendiri yaitu penambahan pengaman gerusan berupa rip-rap batu, merubah lantai kolam olak menjadi lebih panjang dari pada desain awal dan merubah ukuran ambang hilir.

(2)

ix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

Halaman

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... i

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iv

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... v

ABSTRAK ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

(3)

x Universitas Kristen Maranatha

4.2 Analisis Penggerusan di Hilir Bendung ... 23

4.2.1 Penggerusan pada Model Desain Awal ... 23

4.2.2 Penggerusan pada Model Perubahan Ke-1 ... 31

4.2.5 Penggerusan pada Model perubahan Ke-4... 52

4.3 Analisis Karakteristik Pasir ... 67

4.3.1 Penentuan Berat Jenis Butir Pasir (Specific Gravity-Gs) ... 67

4.3.2 Analisis Ukuran Butir pasir ... 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 73

5.1 Kesimpulan ... 73

5.2 Saran ... 73

DAFTAR PUSTAKA ... 74

(4)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Komponen utama bendung ... 5

Gambar 2.2 Peredam energi tipe Vlughter ... 6

Gambar 2.3 Peredam energi tipe cekung ... 7

Gambar 2.4 Peredam energi tipe Schoklitsch... 7

Gambar 2.5 Peredam energi tipe USBR ... 8

Gambar 2.5 Peredam energi tipe MDO ... 8

Gambar 2.7 Grafik dimensi peredam energi tipe MDO (I)……… 9

Gambar 2.8 Grafik dimensi peredam energi tipe MDO (II) ……….. 9

Gambar 2.9 Sketsa Alat Ukur Thomson ………...11

Gambar 3.1 Saluran terbuka………...16

Gambar 3.2 Model peredam energi tipe MDO………...17

Gambar 3.3 Desain peredam energi tipe MDO………..19

Gambar 3.4 Bagan alir prosedur kerja………...21

Gambar 4.1 Grafik hubungan QThomson dan ΔhThomson………23

Gambar 4.2 Kondisi model awal………24

Gambar 4.3 Profil aliran dan penggerusan dengan QThomson 25%...26

Gambar 4.6 Kondisi model setelah dilakukan perubahan ke-1………..31

Gambar 4.10 Kondisi model setelah dilakukan perubahan ke-2………38

(5)

xii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 4.26 Grafik Kalibrasi Erlenmeyer………67

(6)

xiii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

B = lebar saluran (m)

c = koefisien debit sebesar 1,39 Cu = koefisien keserbasamaan Cc = koefisien gradasi

D10 = diameter butiran tanah dimana 10% lolos ayakan D30 = diameter butiran tanah dimana 30% lolos ayakan D60 = diameter butiran tanah dimana 60% lolos ayakan G = percepatan gravitasi (m/detik2)

Gs = berat spesifik tanah

Gt = berat spesifik air pada saat T

h = tinggi mercu terhadap muka air udik (m) Q = debit aliran (m3/detik)

q = debit per satuan lebar (m2/detik) QThomson = debit Thomson (m³/detik)

a = tinggi ambang hilir / ensill (m) 2a = lebar ambang hilir / ensill (m) T = temperatur (°C)

D2 = tinggi muka air hilir terhadap permukaan pasir (m) Ds = tinggi puncak mercu ke permukaan kolam olak (m) W1 = berat botol Erlenmeyer + berat air + berat tanah (gr) W2 = berat botol Erlenmeyer + berat air (gr)

Ws = berat tanah kering (gr)

(7)

xiv Universitas Kristen Maranatha L = panjang kolam olak (m)

(8)

xv Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Data bacaan Thomson………17

Tabel 4.1 Perhitungan ΔhThomson dan Qthomson………22

Tabel 4.2 Perubahan Model………66

Tabel 4.3 Kalibrasi Erlenmeyer………...67

Tabel 4.4 Berat Spesifik………..68

(9)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

(10)

75

LAMPIRAN

L.1 Data Specific Gravity of Water

°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0,9999 0,9999 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0,9999 0,9999 0,9998 10 0,9997 0,9996 0,9995 0,9994 0,9993 0,9991 0,9990 0,9988 0,9986 0,9984 20 0,9982 0,9980 0,9978 0,9976 0,9973 0,9971 0,9968 0,9965 0,9963 0,9960 30 0,9957 0,9954 0,9951 0,9947 0,9944 0,9941 0,9937 0,9934 0,9930 0,9926 40 0,9922 0,9919 0,9915 0,9911 0,9907 0,9902 0,9898 0,9894 0,9890 0,9885 50 0,9881 0,9876 0,9872 0,9867 0,9862 0,9857 0,9852 0,9848 0,9842 0,9838 60 0,9832 0,9827 0,9822 0,9817 0,9811 0,9806 0,9800 0,9795 0,9789 0,9784 70 0,9778 0,9772 0,9767 0,9761 0,9755 0,9749 0,9743 0,9737 0,9731 0,9724 80 0,9718 0,9712 0,9706 0,9699 0 9693 0,9686 0 9680 0,9673 0,9667 0,9660 90 0,9653 0,9647 0,9640 0,9633 0,9626 0,9619 0,9612 0,9605 0,9598 0,9590

L.2 Data Specific Gravity Beberapa Jenis Tanah JENIS TANAH Gs

Pasir 2,65 - 2,67

(11)

(12)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam pengelolaan suatu jaringan sistem irigasi, diperlukan

bangunan-bangunan air yang mendukung. Salah satu dari bangunan-bangunan air tersebut adalah

bendung. Bendung adalah bangunan dengan kelengkapannya yang dibangun

melintang sungai atau sudetan yang sengaja dibuat untuk meninggikan taraf muka

air sehingga dapat mengalir ke saluran atau jaringan berikutnya.

Dalam perencanaan bangunan air utama atau bendung, umumnya hanya

ditinjau dari keamanan terhadap faktor alam yang terjadi di sekitarnya. Perencana

tidak memperhatikan keamanan akibat pengaruh bangunan terhadap perubahan

morfologi sungai jauh di daerah udik dan di hilir bangunan, serta pengaruh

perubahan lingkungan yang terjadi. Pada bendung aliran air akan mengalami

loncatan hidraulis dimana loncatan hidraulis akan dipakai sebagai peredam energi

pada bendung. Peredam energi berguna mencegah penggerusan pada bagian hilir

bendung, berguna menaikan kembali tinggi energi atau permukaan air pada daerah

hilir saluran pengukur, dan berguna juga menjaga agar permukaan air saluran

irigasi tetap tinggi.

Dari pandangan pemakaian praktis, loncatan hidraulis sangat berguna

sebagai peredam energi, terutama pada aliran superkritis. Peredam ini berguna

untuk mencegah erosi pada saluran pelimpah, saluran curam, dan pintu air geser

tegak. Dengan cara memperkecil kecepatan aliran hingga aliran tidak mempunyai

kemampuan untuk mengikis dasar saluran di bagian hilir.

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian

Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui desain peredam energi

tipe MDO (Modifikasi Ompong) yang paling optimal. Sedangkan tujuannya agar

(13)

2 Universitas Kristen Maranatha 1.3 Ruang Lingkup Pembahasan

Uji model fisik dilakukan di saluran terbuka Laboratorium Hidraulika dan

Mekanika Fluida Jurusan Teknik Sipil Universitas Kristen Maranatha dengan

model peredam energi tipe MDO, dimana data perencanaan ukuran hidraulik

peredam energi diperoleh dari hasil perhitungan desain peredam energi tipe MDO.

Dalam penelitian ini, uji model fisik dibatasi oleh:

1. Ukuran saluran terbuka, panjang 8 m, tinggi saluran 0,64 m, lebar 1 m.

2. Ukuran hidraulik bendung yang terdiri dari, tinggi mercu bendung 16

cm, jari-jari mercu 5 cm, kemiringan bidang hilir 1:1

3. Pasir yang digunakan pada saluran hilir adalah pasir pasang yang

berasal dari sungai Cimalaka.

4. Rip-rap batu yang digunakan berukuran Ø 2 cm dan Ø 3 cm.

5. Pengukuran debit menggunakan alat ukur Thomson.

6. Penggerusan dilakukan dengan debit 25%, 50%, 100%.

7. Tinggi pasir di hilir bendung adalah 34 cm.

1.4 Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan yang digunakan pada penulisan Tugas Akhir ini

adalah sebagai berikut :

BAB I, berisi Pendahuluan membahas mengenai Latar Belakang Masalah,

Maksud dan Tujuan Penelitian, Ruang Lingkup Pembahasan, serta Sistematika

Pembahasan.

BAB II , berisi Tinjauan Pustaka merupakan tinjauan pustaka mengenai bendung,

peredam energi, macam-macam peredam energi, prinsip pemecahan energi, Alat

Ukur Thomson, berat jenis pasir dan ukuran butir pasir.

BAB III, berisi Penyajian Data Kasus merupakan deskripsi model peredam

energi tipe MDO, data desain model peredam energi tipe MDO dan prosedur

kerja.

BAB IV, berisi Analisis Data merupakan analisis percobaan lengkung debit dan

analisis penggerusan di hilir bendung dan anlisa karkteristik pasir.

BAB V, berisi Kesimpulan dan Saran merupakan kesimpulan dan saran dari

(14)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan dan menganalisis data, maka diperoleh

hasil-hasil sebagai berikut :

1. Pada pemodelan desain awal peredam energi tipe MDO dialirkan air

yang mendekati debit 100 % (QThomson = 0,036075 m3/detik),

penggerusan terdalam yang terjadi adalah –4 cm.

2. Setelah dilakukan beberapa perubahan model desain, maka dapat

disimpulkan bahwa desain peredam energi tipe MDO yang

menghasilkan penggerusan yang paling dangkal di hilir bendung

adalah perubahan model desain ke-lima, dimana dilakukan

perpanjangan lantai kolam olak menjadi 35 cm dengan ukuran coakan

ambang hilir 3 cm x 3 cm serta pemasangan rip-rap batu Ø2 cm

dengan panjang 30 cm serta kedalaman 5 cm. Pada percobaan dialirkan

air yang mendekati debit 100 % (QThomson = 0,036308 m3/detik),

penggerusan terdalam yang terjadi adalah yang -1 cm.

3. Pasir yang dipakai diklasifikasikan dengan menggunakan metoda USCS

(unfied soil classification system) dengan cara melihat soil classification

chart, maka contoh tanah ini termasuk pasir dengan gradasi yang buruk

yang bersimbol grup – SP dengan nilai Gs sebesar 2,66.

5.2 Saran

Untuk mengadakan penelitian lebih lanjut disarankan agar memodifikasi

model peredam energi beserta sedimennya, antara lain :

1. Panjang lantai kolam olak dengan berbagai ukuran.

2. Panjang & dalam rip-rap batu dengan berbagai ukuran.

(15)

DAFTAR PUSTAKA

1. American Society for Testing and Materials (1982). ASTM Standards,

Philadelphia, PA.

2. Chow Ven Te, Ph.D. (1997), Hidrolika Saluran Terbuka (Open-Channel

Hydrolics), University Of Illinois, ahli bahasa Ir.E.V. Nensi

Rosalina, M.Eng. Penerbit Erlangga

3. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. (1986),

Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan

Utama KP-02), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.

4. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan. (1986),

Standar Perencanaan Irigasi (Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan

Utama KP-04), Penerbit CV Galang Persada, Bandung.

5. Das, Braja M. (1985), Mekanika Tanah - Prinsip-Prinsip Rekayasa

Geoteknis, Jilid 1 & 2, Terjemahan Noor Endah Mochtar, Ir., M.Sc., Ph.D,

dan Indra Surya B. Mochtar, Ir., M.Sc., Ph.D. Principles of Geotecnical

Engineering, Penerbit Erlangga, Jakarta.

6. Das, Braja M. (1989), Soil Mechanics Laboratory Manual, Engineering