BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(1)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Air merupakan senyawa kimia yang berbentuk cair, sehingga sangat fleksibel digunakan oleh makhluk hidup sebagai media transportasi makanan di dalam tubuhnnya. Fungsi air bagi kehidupan tidak pernah dapat digantikan oleh senyawa lain. Tubuh manusia terdiri dari sekitar 65% air, kehilangan cukup banyak air dari badan akan mengakibatkan banyak masalah dan mungkin dapat mengakibatkan kematian. Air digunakan oleh manusia selain untuk minum juga untuk kebutuhan sehari – hari lainnya seperti mandi, mencuci dan juga digunakan untuk pertanian, pertikanan, perindustrian dan lain – lain.

Penyediaan air bersih untuk kebutuhan manusia harus memenuhi empat konsep dasar yaitu dari segi kuantitas, kualitas, kontiunitas dan ekonomis.

1. Segi kuantitas : air harus cukup untuk memenuhi segala kebutuhan manusia.

2. Segi kualitas : air harus memenuhi persyaratan kesehatan terutama untuk air minum.

3. Segi kontiunitas : air tersebut selalu ada berputar pada siklusnya dan tidak pernah hilang.

4. Segi ekonomis : harga jual air tersebut harus dapat terjangkau oleh segala kalangan lapisan masyarakat,

(2)

Dalam penyediaan air bersih, kita tidak lepas dari sumber air darimanapun air tersebut berasal. Secara garis besar, air di alam ini yang dapat dimanfaatkan adalah air hujan, air permukaan (air sungai, air danau dan mata air), air tanah dan air laut. Dari ke-empat sumber air baku tersebut mempunyai hubungan satu sama lain yang merupakan satu mata rantai yang tidak dapat diputuskan yang disebut daur hidrologi. Pada dasarnya jumlah air di alam ini tetap, hanya berbupar – putar mengikuti siklus hidrologi tersebut. Siklus hidrologi dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3 Siklus Hidrologi (www.ilmusipil.com)

2.2 Sampah

Sampah adalah bahan yang tidak mempunyai nilai atau tidak berharga untuk digunakan secara biasa atau khusus dalam produksi atau pemakaian, barang rusak atau cacat selama manufaktur, atau materi berkelebihan atau buangan.

(3)

W. Prof.Ir. 1996) Sampah adalah sumber daya yang tidak siap pakai. dan menurut (Basriyanta, MT) sampah merupakan barang yang dianggap sudah tidak terpakai dan dibuang oleh pemilik/pemakai sebelumnya, tetapi masih bisa dimanfaatkan kalau dikelola dengan prosedur yang benar.

Sedangkan dalam (Undang-Undang No.18 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Sampah), sampah adalah sisa kegiatan sehari-hari manusia dan/atau proses alam yang berbentuk padat dan sampah spesifik adalah sampah yang karena sifat, konsentrasi, dan/atau volumenya memerlukan pengelolaan khusus.sampah dibedakan menjadi :

1. Sampah rumah tangga;

Merupakan sampah yang berasal dari kegiatan sehari-hari dalam rumah tangga, tidak termasuk tinja dan sampah spesifik.

2. Sampah sejenis sampah rumah tangga;

Merupakan sampah yang berasal dari kawasan komersial, kawasan industri, kawasan khusus, fasilitas sosial, fasilitas umum, dan/atau fasilitas lainnya.

3. Sampah spesifik.

a. sampah yang mengandung bahan berbahaya dan beracun; b. sampah yang mengandung limbah bahan berbahaya danberacun; c. sampah yang timbul akibat bencana;

d. puing bongkaran bangunan;

e. sampah yang secara teknologi belum dapat diolah; dan/atau f. sampah yang timbul secara tidak periodi

(4)

Jenis sampah yang ada di sekitar kita cukup beraneka ragam, ada yang berasal dari rumah tangga, sampah industri, sampah dari pasar, sampah rumah sakit, sampah pertanian, perkebunan dan peternakan serta sampah dari institusi/kantor/sekolah dll. Berdasarkan asalnya sampah padat dapat digolongkan menjadi 2 (dua) yaitu :

1. Sampah organik

Sampah organik adalah sampah yang dihasilkan dari bahan-bahan hayati yang dapat didegradasi oleh mikroba atau bersifat

biodegradable. Sampah ini dengan mudah diuraikan dalam proses

alami. Sampah rumah tangga sebagian besar merupakan bahan organik. Termasuk sampah organik, misalnya sampah dari dapur, sisa-sisa makanan, pembungkus (selain ketas, karet dan plastik), tepung, sayuran, kulit buah, daun dan ranting.

2. Sampah Anorganik

Sampah anorganik yakni sampah yang dihasilkan dari bahan-bahan non hayati, baik sebagai produk sintetik maupun hasil pengolahan teknologi bahan tambang, hasil olahan baan hayati dan sebagainya. Sampah anorganik dibedakan menjadi :

a. sampah logam dan produk-produk olahanya b. sampah plastik

c. sampah kertas

d. sampah kaca dan keramik, e. sampah deterjen

(5)

Sebagian zat anorganik secara keseluruhan tidak dapat diurai oleh alam/mikroorganisme (unbiodegradable). Sedang sebagian lainnya hanya dapat diuraikan dalam waktu yang lama. Sampah jenis ini pada tingkat rumah tangga misalnya botol plastik, botol gelas, tas plastik dan kaleng.

2.3 Lumpur

Lumpur adalah campuran cair atau semicair antara air dan tanah. "Lumpur" terjadi saat tanah basah. Secara geologis, lumpur ialah campuran air dan partikel endapan lumpur dan tanah liat. Endapan lumpur masa lalu mengeras selama beberapa lama menjadi batu endapan. Saat endapan geologis lumpur terbentuk di estuaria lapisan yang dihasilkan disebut lumpur teluk.

Lumpur, dalam industri konstruksi, ialah gips, plesteran semen, semen basah, mapun zat lain yang mirip. Lumpur berhubungan dekat dengan sedimen.

2.4 Air Baku

Air baku adalah air yang dapat berasal dari sumber air hujan, air permukaan, air tanah dan air laut yang memenuhi baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum.

Air sungai sebagai air permukaan yang rentan dengan pengotor, memerlukan pengolahan agar dapat digunakan sebagai air bersih yang

(6)

memenuhi standar kualitas air minum, yaitu Keputusan Menteri Kesehatan (KepMenKes No. 907/MenKes/SK/VII/2002).

Sumber air baku pada Instalasi Pengolahan Air (IPA) Perusahaan Daerah Air Minum Tirta Kerta Raharja (PDAM TKR) Bojong Renged Cabang Teluknaga Kabupaten Tangerang berasal dari dua sumber yaitu dari sungai Cisadane dan air irigasi. Dua sumber yang diambil ini dimaksudkan karena bangunan pada Intake Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Bojong Renged Cabang Teluknaga Kabupaten Tangerang, mengalami kerusakan dan mengakibatkan Screen jebol dan Pompa air rusak karena sampah dan lumpur yang sangat banyak. Maka digunakan air irigasi sebagai pemanfaatan tambahan untuk memenuhi kebutuhan air di daerah tersebut.

2.5 Desain

Desain adalah pemikiran hari depan, atau perencanaan berarti pengelolaan, pembuat keputusan, suatu prosedur yang formal untuk memperoleh hasil nyata, dalam berbagai bentuk keputusan menurut sistem yang terintegrasi.

(Wilson) Desain atau Perencanaan merupakan salah satu proses lain, atau merubah suatu keadaan untuk mencapai maksud yang dituju oleh perencanaan atau oleh orang/badan yang di wakili oleh perencanaan itu. Perencanaan itu meliputi : Analisis, kebijakan dan rancangan.

(7)

2.5.1 Syarat-Syarat desain atau perencanaan yang baik: 1. Logis, masuk akal;

2. Realistik, nyata; 3. Sederhana;

4. Sistematik dan ilmiah; 5. Obyektif;

6. Fleksibel; 7. Manfaat;

8. Optimasi dan efisiensi.

2.5.2 Faktor-faktor dasar desain atau perencanaan: 1. Sumber daya (alam, manusia, modal, teknologi); 2. Idiologi dan falsafah;

3. Sasaran dari tujuan pembangunan; 4. Dasar Kebijakan;

5. Data dan metode;

6. Kondisi lingkungan, sosial, politik dan budaya.

2.6 Intake

Intake merupakan bangunan atau alat untuk mengambil air dari

sumbernya, sehingga air baku tersebut dapat dikumpulkan dalam suatu wadah untuk selanjutnya di olah.

Intake yang dibangun harus memenuhi beberapa persyaratan antara

(8)

beroperasi dan pembiayaan yang minimum. Kapasitas intake harus mempu melayani kebutuhan maksimum harian. Dalam pembangunan intake hal – hal yang harus diperhatikan antara lain adalah : lokasi harus aman dari arus deras, terletak dihulu sungai seingga aman dari pencemaran, posisi

intake yang benar agar air baku dapat disadap secara konstan sesuai

dengan kebutuhan baik pada musim hujan. Intake berfungsi untuk :

1. Mengumpulkan air dari sumber untuk menjaga kualitas debit air yang dibutuhkan oleh instalasi pengolahan.

2. Menyaring benda – benda kasar dengan menggunakan bar screen. 3. Mengambil air baku sesuai dengan debit yang diperlukan oleh

Instalasi pengolahan yang direncanakan demi menjaga kontinuitas penyediaan dan pengambilan air dari sumber.

4. Bangunan Intake dilengkapi dengan screen, pintu air, dan saluran pembawa.

Jenis – jenis intake menurut sumber air adalah brouncaptering untuk mata air, sumur dangkal, sumur dalam, sumur artesis dan

desinfiltrasion gallery atau pipa untuk air tanah, serta bermacam – macam

bangunan intake.

2.6.1 Reservoir Intake (Intake Tower)

Intake Tower terletak pada bagian pelimpahan atau dekat sisi

bendungan. Pondasi menara (tower) terpisah dari bendungan dan dibangun pada bagian hulu. Menara terdiri atas beberapa inlet yang terletak pada ketinggian yang bervariasiuntuk mengantisipasi fluktuasi tinggi muka air

(9)

Gambar 4 Reservoir Intake (Intake Tower)

2.6.2 River Intake

River Intake terdiri atas sumur beton berdiameter 3 – 6 m yang

dilengkapi 2 atau lebih pipa besar yang disebut penstock. Pipa-pipa tersebut dilengkapi dengan katup sehingga memungkinkan air memasuki intake secara berkala. Air yang terkumpul dalam sumur kemudian dipompa dan dikirim kedalam instalasi pengolahan. River Intake terletak pada bagian hulu kota untuk menghidari pencemaran oleh air buangan.

(10)

2.6.3 Lake Intake

Lake Intake terdiri atas satu atau lebih pipa bell-mouthed yang

dipasang di dasar danau. Bell-mouthed ditutup dengan saringan (screen). Sebagai penyangga pipa dibuat jembatan yang menghubungkan pipa dari danau menuju tempat pengolahan air.

Gambar 6 Lake Intake (www.thinkorthwim.com)

2.6.4 Canal Intake

Canal Intake terdiri atas sumur beton yang dilengkapi dengan pipa

bell-mouthed yang terpasang menghadap ke atas. Terdapat saringan halus pada bagian atas untuk mencegah masuknya ikan - ikan kecil dan benda - benda terapung. Ruangan juga dilapisi dengan saringan dari kerikil.

(11)

Bagian-bagian dari suatu intake pada umumnya tergantung pada kebutuhan dan kondisi dimana intake tersebut didirikan, umumnya elemen - lemen intake terdiri atas:

1. Bangunan intake

Umumnya memiliki konstruksi beton bertulang (reinforced concrete) agar memiliki ketahanan yang baik terhadap kemungkinan hanyut oleh arus sungai.

a. Inlet intake

Inlet intake dapat berupa saluran segi empat atau bundar yang

dilengkapi dengan bar screen untuk menyaring material kasar. Penentuan Dimensi Hidrolis adalah sebagai berikut:

Gambar 8 Inlet Intake (PDAM)

Rumus : Q = u . b . a . √2 . z (1) Q = u . b . a. √(g.z)

Dimana : Q = debit, m3/detik u = koefisien pengaliran b = lebar bukaan, m a = tinggi bukaan, m

g = percepatan gravitasi, m/detik2

(12)

b. Saringan halus (Strainer)

Berfungsi untuk menyaring material yang mengapung dan ikan-ikan kecil yang dapat menghambat penghisapan air baku pada ujung pipa.

Rumus : hf = c . v2 / 2g (2)

c = β. (s/b)4/3 . sin δ (3) dimana : hf = kehilangan tinggi energi, m

v = kecepatan aliran, m/det = 0,5 m/det g = percepatan gravitasi, m/det2

c = koefisien yang tergantung pada: β= faktor bentuk atau bulat = 1,8 s = tebal jeruji, m = 0,025 m L = panjang jeruji

b = jarak bersih antara jeruji, m = 0,1 m

δ=sudut kemiringan saringan dari horisontal, derajat (diambil 70°)

c. Suction well (intake well)

Adalah bangunan penampung air baku yang akan dihisap oleh pompa atau dialiri secara gravitasi. Intake well harus cukup lebar agar mudah dimasuki oleh operator saat melakukan pembersihan. Waktu detensi yang dianjurkan adalah kurang dari 20 menit.

(13)

Gambar 9 Suction Well (Intake Well) (PDAM) d. Pipa backwash

Berfungsi untuk melakukan pengurasan intake well saat endapan pasir dan material lain sudah menumpuk, biasanya dilengkapi dengan valve penguras.

e. Pompa hisap dan ruangan pompa

Berada diatas sumur intake dengan jarak minimal 1,5 m dari muka air. Ruangan pompa harus cukup lebar dan nyaman untuk dimasuki oleh operator saat melakukan pengontrolan dan pembersihan.

Rumus – rumus dan kriteria desain yang digunakan dalam perhitungan intake yaitu:

 Kecepetan aliran pada saringan kasar (Qasim, Motley, & Zhu, 2000)

Rumus :

Dimana : v : Kecepatan (m/s) Q : Debit aliran (m3/s) A : Luas bukaan (m2₎

(14)

 Kecepatan aliran pada saringan halus (Qasim, Motley, & Zhu, 2000)

Rumus :

Dimana : v : Kecepatan aliran (m/s) Q : Debit aliran (m3/s) A : Luas saringan (m2₎

eff : Effisiensi (0,5 – 0,6)

 Kecepatan aliran pada pintu Intake (Qasim, Motley, & Zhu, 2000)

Rumus :

Dimana : v : Kecepatan (m/s) Q : Debit aliran (m3_/s)

A : Luas bukaan (m2₎

 Kriteria desain (Qasim, Motley, & Zhu, 2000)

Kecepatan aliran pada saringan kasar < 0,08 m/s Kecepatan aliran pada pintu Intake < 0,08 m/s Kecepatan aliran pada saringan halus < 0,2 m/s Lebar bukaan saringan kasar 5 – 8 cm

(15)

2.7 Kantong Lumpur

Kantong Lumpur atau saluran penangkap pasir merupakan perbesaran dari potongan melintang saluran sampai panjang tertentu untuk mengurangi kecepatan aliran sehingga memungkinkan partikel-partikel / sedimen untuk mengendap.

Bangunan ini terletak pada bagian awal saluran primer / saluran induk dibelakang bangunan pengambilan. Kantong Lumpur mengendapkan fraksi - fraksi sediment yang lebih besar dari fraksi pasir halus (0,06 – 0,07 mm) dan biasanya ditempatkan disebelah hilir saluran pengambilan.

2.7.1 Ukuran Kantong Lumpur

1. Panjang kantong Lumpur antara 200 m sampai dengan 500 m. Panjang kantong Lumpur dipengaruhi oleh diameter sediment yang akan mengendap, topografi dan kemungkinan dilakukannya pembilasan.

2. Kedalaman tampungan di ujung kantong Lumpur ± 1 m untuk jaringan kecil (debit aliran sampai dengan 10 m3_{/detik) dan ± 2 m}

untuk jaringan sangat besar (debit aliran sampai dengan 100 m3/detik).

(16)

2.7.2 Langkah – langkah Perencanaan

Untuk merencanakan kantung lumpur, dia ambil langkah – langkah berikut:

1. Menentukan ukuran partikel rencana yang akan terangkut ke jaringan irigasi.

2. Menentukan volume (V) kantung lumpur yang diperlukan.

3. Membuat perkiraan awal kuas rata – rata permukaan kantung lumpur dengan menggunakan rumus berikut :

Dimana : L = Panjang kolam, m

B = Lebar rata – rata profil pembawa, m Q = Kebutuhan penganbilan rencana, m3/dt W = Kecepatan endap partikel rencana, m/dt

4. Menentukan kemiringan energi dikantung lumpur selama eksploitasi normal, untuk ini digunakan rumus Strickler berikut :

s Rn2/3 in1/2

Qn = vn An

Dimana : Vn = kecepatan rata – rata selama eksploitasi

normal, m/dt

ks = koefisien kekasaran, m1/3/dt

Rn = jari – jari hidrolis, m selama eksploitasi normal

(17)

5. Menentukan kemiringan energi selama pembilasan dengan kolam dalam keadaan kosong dengan rumus Strickler :

_sRn2/3 is1/2

Qs = vs As

Dimana : Vs = kecepatan rata – rata selama pembilasan, m/dt

Rs = jari – jari hidrolis selama pembilasan

Is = kemiringan energi selama pembilasan

Qs = debit untuk membilas, 1,2 x Qn

As = luas basah selama pembilasan.

6. Menentukan deminsi dan elevasi kantung lumpur.

7. Cek apakah pembilasan masih mungkin dilakukan pada waktu debit banjir disungai Q1/5 , cek efisiensi pengendapan partikel sedimen

dengan diagram Camp.

2.7.3 Volume Kantong Lumpur

Asumsi lainnya adalah bahwa air yang dielakkan mengandung 0,5 ‰ sedimen yang harus diendapkan dalam kantung lumpur. Volume kantung lumpur (v) hanya bergantung kepada jarak waktu (interval) pembilasan.

V = 0,0005 x Qn x T

(18)

2.7.4 Dimensi Kantong Lumpur

Pada Gambar 10 diberikan tipe tata letak kantong lumpur sebagai bagian dari bangunan utama.

(a) Bendung (d1) pembilas

(b1) pembilas (d2) pengambilan saluran primer (b2) pengambilan utama (e) saluran primer

B. Kantong lumpur (f) saluran pembilas

Gambar 10 Tipe tata letak kantong lumpur (KP 02, 2010)

Faktor-faktor lain yang akan dipertimbangkan dalam pemilihan dimensi kantong lumpur adalah:

a. kecepatan aliran dalam kantong lumpur hendaknya cukup rendah, sehingga partikel yang telah mengendap tidak menghambur lagi.

b. turbulensi yang mengganggu proses pengendapan harus dicegah. c. kecepatan hendaknya tersebar secara merata di seluruh potongan melintang, sehingga sedimentasi juga dapat tersebar merata.

(19)

e. peralihan/transisi dari pengambilan ke kantong dan dari kantong ke saluran primer harus mulus, tidak menimbulkan turbulensi atau pusaran.

2.7.5 Panjang dan lebar kantong lumpur

Dimensi-dimensi L (panjang) dan B (lebar) kantong lumpur dapat diturunkan dari Gambar 2.9. Partikel yang masuk ke kolam pada A, dengan kecepatan endap partikel w dan kecepatan air v harus mencapai dasar pada C. Ini berakibat bahwa, partikel, selama waktu (H/w) yang diperlukan untuk mencapai dasar, akan berjalan (berpindah) secara horisontal sepanjang jarak L dalam waktu L/v.

Gambar 11 skema kantong lumpur (KP 02, 2010) Jadi : , dengan

Dimana : H = kedalaman aliran saluran, m

W= kecepatan endapan partikel sedimen, m/dt

L = panjang kantong lumpur, m v = kecepatan aliran air, m/dt Q = debit saluran, m3_/dt

(20)

Ini menghasilkan :

Karena sangat sederhana, rumus ini dapat dipakai untuk membuat perkiraan awal dimensi – dimensi tersebut. Utuk perencanaan yang lebih detail, harus dipakai faktor koreksi guna menyelaraskan faktor – faktor yang mengganggu, seperti :

a. Turbulensi air

b. Pengendapan yang terhalang c. Bahan layang sangat banyak

Dimensi kantong sebaiknya juga sesuai dengan kaidah bahwa , untuk mencengah aliran tidak “meander” di dalam kantong.

2.7.6 Volume Tampung

Tampungan sedimen di luar (di bawah) potongan melintang air bebas dapat mempunyai beberapa macam bentuk Gambar 13 memberikan beberapa metode pembuatan volume tampungan.

(21)

Gambar 12 hubungan antara diameter saringan dan kecepatan endap untuk air tenang (KP 02, 2010)

Volume tampung bergantung kepada banyaknya sediment (sedimen dasar maupun sedimen layang).

Gambar 13 potongan melintang dan potongan memanjang kantong lumpur yang menunjukan metode pembuatan tampung (KP

(22)

Banyaknya sedimen yang terbawa oleh aliran masuk dapat ditentukan dari: (1) pengukuran langsung di lapangan (2) rumus angkutan sedimen yang cocok (Einstein – Brown, Meyer – Peter Mueller), atau kalau tidak ada data yang andal: (3) kantong lumpur yang ada di lokasi lain yang sejenis. Sebagai perkiraan kasar yang masih harus dicek ketepatannya, jumlah bahan dalam aliran masuk yang akan diendapkan adalah 0,5‰.

Kedalaman tampungan diujung kantong lumpur (ds pada gambar

12) biasanya sekitar 1,0 m untuk jaringan kecil (sampai 10 m3/dt), hingga 2,50 m untuk saluran yang sangat besar (100 m3_/dt).

2.7.6.1 Penentuan in (eksploitasi normal, kantong sedimen hampir penuh) Biasannya vn diambil 0,40 m/dt untuk mencegah tumbuhnya

vegetasi dan agar partikel – partikel yang lebih besar tidak langsung mengendap di hilir pengambilan. Harga ks dapat di ambil 45. Untuk

menentukan Rn, luas harus diperkirakan dulu.

An

Dengan harga rata – rata B (m), kedalaman air hn menadi :

(23)

Gambar 14 potongan melintang kantong lumpur dalam keadaan penuh pada Qn (Standar Perencanaan Irigasi, 1986)

Keliling basah On menjadi :

On = b + (2xhn)√

Rn =

In dapat ditentukan sebagai berikut : in = ⁄

Sebenarnya in ini tidak benar untuk seluruh panjang kantung

lumpur karena luasnya akan bertambah kearah hilir. Perbedaan elevasi yang dihasilkan sangat kecil dan boleh diabaikan.

2.7.6.2 Penentuan is (pembilasan kantong lumpur kosong)

Sedimen di dalam kantong berupa pasir kasar. Untuk asumsi awal dalam menentukan is, kecepatan aliran untuk pembilasan diambil 1,5 m/dt.

Debit untuk pembilasan diambil QS = 1,2 x Qn = 13,1 m2/dt.

As

Lebar dasar b (m) :

(24)

Gambar 15 potongan melintang kantong lumpur dalam keaadaan kosong pada Qs (Standar Perencanaan Irigasi, 1986)

Rs =

Untuk pembilasan, koefisien kekasaran ks diambil 40 m1/2 /dt.

_⁄

Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik, kecepatan aliran harus dijaga agar tetap subkritis atau Fr < 1.

√

(25)

Partikel – partikel yang lebih kecil dari 20 mm akan terbilas.

2.7.7 Panjang Kantong Lumpur

Volume kantong lumpur yang diperlukan adalah 73 m3.

2.7.8 Cek Rencana Muka Air Sungai _⁄

Berdasarkan potongan memanjang dan melintang serta pengukuran di tempat, dapat di gambar hubungan antara Q-h pada lokasi kompleks pembilas.

Gambar 17 Kurve sungai Q-h pada kompleks pembilas (Standar Perencanaan Irigasi, 1986)

Kriterianya adalah bahwa pembilas harus bisa dilakukan pada waktu ⁄ (debit banjir dengan periode ulang 5 kali dalam setahuan).

Muka air pada _⁄

Muka air untuk pembilasan tak terganggu adalah 14,10. Untuk saluran pembilas ,asih tersedia tinggi energi 0,10 m selama terjadi muka banjir rencana.

(26)

Gambar 18 muka air pada waktu dilakukan pembilasan pada _⁄ (Standar Perencanaan Irigasi, 1986)

2.7.9 Pengecekan efisiensi

Dari diagram Camp (Gambar 19) efisiensi kantong lumpur untuk berbagai diameter sedimen dapat ditentukan. Dengan panjang (L) dan kedalaman air rencana (hn) serta kecepatan (vn) kecepatan endap rencana

(w) dapat disesuaikan.

(27)

Fraksi rencana 0,07 mm dengan kecepatan endap 0,004 m/dt. Efisiensi pengendapan fraksi 0,07 m sekarang dapat dihitung sebagai berikut : W = 0,004 m/dt, Wo = 0,0025 m/dt, Vo = 0,40 m/dt

Dari grafik Camp, diperoleh efisiensi 0,87.

2.8 Perencanaan Saluran

2.8.1 Saluran Terbuaka

Saluran terbuka adalah saluran di mana air mengalir dengan muka air bebas. Kajian tentang perilaku aliran dikenal dengan mekanika fluida (fluid mechanis). Hal ini menyangkut sifat-sifat fluida dan pengaruhnya terhadap pola aliran dan gaya yang akan timbul di antara fluida dan pembatas (dinding). Telah diketahui secara umum bahwa akibat adanya perilaku terhadap aliran untuk memenuhi kebutuhan manusia, menyebabkan terjadinya perubahan alur aliran dalam arah hozintal maupun vertikal.

Saluran digolongkan menjadi dua macam yaitu, saluran alam (natural) dan saluran buatan (artifical). Saluran alam merupakan suatu aliran yang meliputi semua alur aliran air secara alami, seperti sungai yang kecil dan besar dimana alirannya mengalir dari hulu ke hilir. Saluran buatan saluran yang dibuat dan direncanakan sesuai dengan konteks

(28)

pemanfaatnya seperti, saluran irigasi, saluran drainase, saluran pembawa pada pembangkit listrik tenaga air dan saluran untuk industri. Karakteristik aliran yang terjadi pada saluran buatan merupakan aliran seragam yang terjadi di sepanjang saluran.

2.8.1.1 Klasifikasi Aliran

Aliran melalui saluran terbuka disebut seragam (uniform) yaitu apabila berbagai jenis aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan dan debit pada setiap tampang di sepanjang aliran adalah konstan. Adapun klasifikasi aliran pada saluran terbuka adalah :

1. Aliran tunak (steady flow)

Aliran tunak (steady flow) terjadi jika kedalaman aliran tidak berubah atau selalu dalam keadaan konstan pada selang waktu tertentu. Untuk menentukan debit aliran (Q) pada suatu penampang saluran dapat dirumuskan sebagai :

Q = V. A (1)

Dimana : V = Kecepatan Rata – rata

A = Luas penampang melintang tegak lurus terhadap arah aliran.

Pada aliran tunak, disimpulkan bahwa debit aliran dianggap konstan di sepanjang saluran yang bersifat kontinyu. Maka persamaan (1) diubah menjadi :

(29)

Persamaan (2) menunjukkan penampang saluran berbeda dan tidak dapat digunakan apabila aliran tunak tidak seragam (nonuniform) di sepanjang saluran dan jika air mengalir dengan muka air bebas di sepanjang saluran maka jenis aliran akan berubah beraturan (spatially

varied flow) atau aliran tidak kontinyu (diskontinou flow), misalnya :

terdapat pada saluran pembawa pada irigasi, saluran pembuang, pelimpah luapan samping, air pembilas dari penyaringan dan terdapat pada selokan.  Aliran seragam (uniform flow)

Aliran seragam merupakan aliran dengan kecepatan rata-rata sepanjang alur aliran adalah sama sepanjang waktu. Aliran dikatakan seragam, jika kedalaman aliran sama pada setiap penampang saluran. Di dalam aliran seragam, dianggap bahwa aliran adalah mantap dan satu dimensi yang berarti kecepatan aliran di setiap titik pada tampang lintang tidak berubah, misalnya aliran melalui saluran irigasi yang sangat panjang dan tidak ada perubahan penampang. Pada umumnya aliran seragam pada saluran terbuka dengan tampang lintang prismatik adalah aliran dengan kecepatan konstan dan kedalaman air konstan. Di samping itu permukaan aliran sejajar dengan permukaan dasar saluran, sehingga kecepatan dan kedalaman aliran disebut dalam kondisi seimbang (kondisi equilibrium).  Aliran tak seragam (varied flow)

Aliran tak seragam adalah kedalaman dan kecepatan aliran disepanjang saluran tidak konstan, garis tenaga tidak sejajar dengan garis muka air dan dasar saluran. Analisis aliran tak seragam biasanya bertujuan untuk mengetahui profil aliran di sepanjang saluran atau

(30)

sungai. Analisis ini banyak dilakukan dalam perencanaan perbaikan sungai atau penanggulangan banjir, elevasi jembatan dan sebagainya. Dalam hal ini analisis aliran menjadi jauh lebih mudah dan hasil hitungan akan lebih aman, karena debit yang diperhitungkan adalah debit puncak yang sebenarnya terjadi sesaat, tetapi dalam analisis ini dianggap terjadi dalam waktu yang lama. Aliran tak seragam dapat dibedakan dalam dua kelompok berikut ini :

 Aliran berubah beraturan (gradually varied flow)

Terjadi jika parameter hidraulis (kecepatan, tampang basah) berubah secara progresif dari satu tampang ke tampang yang lain. Apabila di ujung hilir saluran terdapat bendung maka akan terjadi profil muka air pembendungan dimana kecepatan aliran akan berkurang (diperlambat), sedangkan apabila terdapat terjunan maka profil aliran akan menurun dan kecepatan akan bertambah (dipercepat) contoh aliran pada sungai.

 Aliran berubah cepat (rapidly varied flow)

Terjadi jika parameter hidraulis berubah secara mendadak (saluran transisi), loncat air, terjunan, aliran melalui bangunan pelimpah dan pintu air.

Kecepatan rata-rata aliran seragam turbulen pada saluran terbuka dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dimana : V = kecepatan rata-rata satuan meter kubik per detik,

(31)

S = kemiringan energi, x dan y = eksponen ,

C = faktor tekanan aliran yang berlainan sesuai dengan keceapatan rata-rata, jari-jari hidroulis, kekasaran slauran-saluran dan berbagai faktor-faktor lainnya.

2.8.1.2 Bentuk Saluran

Bentuk penampang saluran terbuka memiliki berbagai macam sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 20 berikut.

Gambar 20 Berbagai macam bentuk saluran terbuka (a)Trapesium,(b)Persegi, (c)Segitiga,

(d)Setengah lingkaran, (e)Tak beraturan (alam).

(Bambang Triatmodjo, 2008)

2.8.1.3 Geometri Saluran

Penampang (Geometri) saluran, (channel section) adalah tegak lurus terhadap arah aliran sedangkan penampang vertikal saluran (vertical

channel section) adalah suatu penampang melalui titik terbawah atau

(32)

Gambar 21 Geometri penampang persegi dan trapesium (Bambang Triatmodjo, 2008) Dimana : A = Luas P = keliling basah b = lebar dasar saluran h = tinggi kedalaman air

2.8.1.4 Rumus Chezy

Zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser (tahanan) pada dinding saluran. Tahanan ini akan diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran. Pada aliran seragam, kompoen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser, dimana harus dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Penurunan rumus Chezy dapat dilihat pada Gambar 22, diturunkan secara matematis dengan anggapan berikut :

(33)

dengan k adalah konstanta. Bidang singgung (kontak) antara aliran dengan dasar saluran adalah sama dengan perkalian antara keliling basah (P) dan panjang saluran (L) yang ditinjau, maka gaya total yang menahan aliran adalah : Gaya tahan =

2. Pada aliran mantap, komponen gaya berat (searah aliran) mengakibatkan aliran harus sama dengan gaya tahan total adalah komponen gaya berat =

Dimana : = berat jenis zat cair A = luas tampang basah L = panjang saluran

= sudut kemiringan saluran.

Dalam aliran seragam, komponen efektif gaya berat (Gambar 2.18) sejajar dengan dasar saluran dan sama dengan , dengan W adalah kemiringan saluran. Maka , dengan A/P = R dan √

(34)

disebut menjadi suatu faktor C, kemudian persamaan di atas digabung ke rumus Chezy, maka :

√( ) ( ) ; √

2.8.1.5 _{Rumus Manning}

Rumus Manning pada pengaliran di saluran terbuka dan untuk saluran tertutup (pipa), dapat dirumuskan dalam bentuk :

⁄ ⁄

Dimana : V = kecepatan

R = jari-jari hidraulik

n = koefisien kekasaran Manning I = kemiringan dasar saluran.

Koefisien Manning untuk talud dan dasar yang berbeda dapat ditentukan sebagai berikut :

Gambar 23 koefisien manning

Rumus : ⁄ ⁄ ⁄ ⁄