KARAKTERISTIK LONCATAN HIDROLIK PADA BANGUNAN TERJUN TEGAK (UJI EKSPERIMENTAL) SKRIPSI

(1)

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Pengairan

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar

OLEH :

MUHAMMAD HIDAYAT S U L K I F L I

105 81 1246 10 105 81 1233 10

JURUSAN TEKNIK SIPIL PENGAIRAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2016

(2)

SKRIPSI

OLEH :

105 81 1246 10 105 81 1233 10

SKRIPSI

OLEH :

105 81 1246 10 105 81 1233 10

SKRIPSI

OLEH :

105 81 1246 10 105 81 1233 10

(3)

FAKULTAS TEKNIK

Jl. Sultan Alauddin No. 259 Telp. (0411) 865 972 Fax (0411) 865 588 Makassar $221

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat ujian guna memperoleh gelar Sarjana

Teknik (ST) Program Studi Teknik Pengairan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

U niversitas Muhammad iyah Makassar

Judul

Skripsi

: Karakteristik Loncatan Hidrolik Pada Bangunan Terjun Tegak (Uji

Nama

Eksperimental)

: Muhammad Hidayat

Sulkifli

:105 81 124610

105 81 1233 10

Stambuk

Makassar, 11 Januari 2016

Telah Diperiksa dan Disetujui

Oleh Dosen Pembimbing;

Pembimbing I

Amrullah Mansida. ST.. MT.

(4)

;6urqu.rrqrua4

"l-s'supl

rw

'qnw'0 1y1'/$erneurnp'[g'lg'7

:";-.""""""."

.!S.yU.Vlreseurlns.[tq.rl

:

..rO

ep66uV e

.l

suBpeles'q _qezuBH lv 'ueJlul _'1S

ln

: .Jl

'SH jSuUlB'I qppruBgl

'rt :H

:

'3yuglrl'qereld

!;1 n{qeB1

..r1

.6up

-.rq

urppnueseH

sel$Jeilun

llulel s"llnlel

uB)|eCI .q

pd'14 'q!IV ue/Nl

'ro 'H

.rEssBXeyI qe&petuureqnyl

sellsJe^tun

rcIIeU

-e

unun

serueala6-1

uerfS :

Brllred

w 9t0z uenuer

'Jegset!ew L0 LL ruqea lltt>tv tthL H

9[02 Jeque

o]l prels

^{1g6 ryulp1} _sEilnrej qelo.reduerr euno qefirpeurruBqnlru seilsre^lLtrl

4qe1

euefueg .re;e6 roruoN resserByy IIu1eI eped qer{;peutueqnu{ se}rsre^run urel6o.r4 resseleyrl rpn15 ^eped

'gtouleilxfil-z'v'gollgg : Me1

^reoeqes ^{nqeu ueq} ^uelte6ue6 ^r..fefes ^1e66ue1 ⁹¹ ^uesnrnr ^nlBs

r!u)le1 sellnxeJ uereo

uesnpdey lerns

ueBuap lenses

1sdr.r1glr;q1y

se6nl uerfl

",yge6 rourou ueouep rnpu! e/u\srseqBru g0t ^Lg ^eez|

'ot

Bruueilp ue1e1e{urp uBrr{Bsrp uBp _qelo

lupflns ^rsd;.oqg sele peurueLlnf1 Brueu pleplpl ^ue6uep Inpu! rollrou slseqeru ^B/t

^90!

^Lg _gVZ,

0[

uBp

NVHVSSCNSd

.-Lq"{qffilz-

TZZ06 ressotehl

BBS

(f S98 tUO) xeJZL6

(IIfg)

999

.dpt

.oN OSZ

utppney ueilns .tf

Bnle,

?

i

;tntua6

{

I

(5)

ABSTRAK

MUHAMMAD HIDAYAT (105810124610) dan SULKIFLI (105810123310).

Karakteristik Loncatan Hidrolik pada Bangunan Terjun Tegak (Uji Eksperimental). Dibimbing oleh Dr. Ir. Hj. Fenty Daud S, MT. dan Amrullah Mansida, ST., MT.

Loncatan air terjadi apabila terjadi perubahan kedalaman secara tiba-tiba sehingga aliran mengalami perubahan dari sub kritis – kritis - super kritis - sub kritis. Loncatan hidrolik dapat menimbulkan gerusan pada saluran karena adanya energi tekanan dan energi kecepatan dari loncatan. Maka dalam perancangan bangunan terjun sangat penting untuk mengetahui karakteristik loncatan yang terjadi. Tujuan penelitian ini adalah (1) untuk mengetahui pengaruh peningkatan debit dan tinggi terjunan terhadap karakteristik loncatan hidrolik yang terjadi pada bangunan terjun tegak dan (2) untuk mengetahui pengklasifikasian jenis loncatan pada bangunan terjun tegak. Penelitian dilakukan di Laboratorium Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Uji eksperimental menggunakan saluran terbuka dengan tiga variasi debit pengaliran dan tiga variasi tinggi terjunan. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa semakin besar debit dan tinggi terjunan maka semakin besar pula bilangan Froudenya, semakin tinggi loncatan, dan panjang loncatan. Jenis loncatan yang terjadi adalah loncatan berosilasi.

Kata kunci : Loncatan hidrolik, terjunan tegak, bilangan Froude, loncatan berosilasi.

(6)

ABSTRACT

MUHAMMAD HIDAYAT (105810124610) dan SULKIFLI (105810123310).

Characteristics of Hydraulics Jump at The Drop Structure (Experimental Test).

Guided by Dr. Ir. Hj. Fenty Daud S, MT and Amrullah Mansida, ST., MT.

Hydraulic jump occurs when there are sudden depth changing, so the flow will be change from sub critical – critical – super critical – sub critical.

Hydraulics jump can give scour to the channel because there are pressure and energy of velocity. Then in designing of the drop structure, very important to know the characteristics of hydraulics jump. The goal of this research is (1) to know influence from increase of discharge and height of the drop to the characteristics of hydraulics jump at the drop structure, and (2) to know classification types of jump at the drop structure. This research performed in Laboratory Of Department Of Civil Engineering Faculty Of Engineering, University of Muhammadiyah Makassar. Experimental test use the open channel with three variation of discharge and height of the drop. Results of this research shows that if discharge and height of the drop is highly so the Froude number’s more bigger, jump’s more high, and the length’s more bigger. Types of jump is oscillations jump.

Keywords : Hydraulics jump, drop structure, Froude number, oscillations jump.

(7)

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena rahmat dan hidayah-Nyalah sehingga penulis dapat menyusun skripsi dengan judul : “ Karakteristik Loncatan Hidrolik Pada Bangunan Terjun Tegak (Uji Eksperimental)”.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa di dalam penulisan skripsi ini masih terdapat kekurangan dan kesalahan, hal ini disebabkan penulis sebagai manusia biasa yang tidak lepas dari kekhilafan baik itu dari segi teknis penulisan. Oleh karena itu penulis menerima dengan ikhlas dan senang hati segala koreksi serta perbaikan guna penyempurnaan skripsi ini agar kelak dapat lebih bermanfaat.

Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:

1. Bapak Hamzah Al Imran,ST.,MT sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

2. Bapak Muh. Syafaat S. Kuba, ST. sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Ibu Dr. Ir. Hj. Fenty Daud S, MT. sebagai Pembimbing I dan Bapak Amrullah Mansida, ST., MT. sebagai Pembimbing II, yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga terwujudnya skripsi ini.

(8)

4. Bapak dan ibu dosen penguji, Bapak Ir. H. Maruddin Laining, MS. sebagai ketua, Bapak Ir. Hamzah Al Imran , ST., MT. sebagai sekertaris, serta Ibu Dr. Ir. Hj. Sukmasari A., M.Si., Ibu Ir Hj. Nurnawaty, MT., dan Bapak Muh. Idris ST., MT. sebagai anggota, yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan tanggapan, bimbingan dan pengarahan sehingga terwujudnya skripsi ini.

5. Bapak dan ibu dosen serta staf pegawai pada Fakultas Teknik atas segala waktunya telah mendidik dan melayani penulis selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.

6. Ayahanda, Ibunda dan Saudara-saudara yang tercinta, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, do’a, dorongan, dan pengorbanannya.

7. Rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus Saudaraku Angkatan 2010 yang dengan keakraban dan persaudaraannya yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan proposal penelitian ini.

Semoga semua pihak tersebut di atas mendapat pahala yang berlipat ganda di sisi Allah SWT dan skripsi yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis, rekan-rekan, masyarakat serta bangsa dan negara. Amin.

Makassar, Januari 2016

Penulis

(9)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………. i

HALAMAN PENGESAHAN………... ii

ABSTRAK... iv

KATA PENGANTAR... vi

DAFTAR ISI... viii

DAFTAR GAMBAR... xii

DAFTAR TABEL... xvi

DAFTAR SIMBOL SATUAN……….……. xviii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar belakang... 1

B. Rumusan masalah... 2

C. Tujuan penelitian ... 2

D. Batasan masalah... 2

E. Manfaat penelitian... 3

F. Sistematika penulisan... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian karakteristik loncatan hidrolik……….…... 5

B. Alat ukur debit Thompson………... 7

C. Lokasi loncatan hidrolik..………... 8

D. Panjang loncatan hidrolik..………... 10

E. Bilangan Froude………..…………... 11

(10)

F. Klasifikasi loncatan hidrolik………... 13

G. Energi spesifik………... 15

H. Sifat dasar loncatan hidrolik……….……... 19

I. Bangunan terjun tegak....………... 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan tempat penelitian... 24

B. Alat, bahan, dan model penelitian... 24

1. Alat... 24

2. Bahan... 25

3. Model penelitian... 25

C. Metode penelitian... 26

1. Langkah pengambilan data... 27

2. Prosedur penelitian... 28

3. Analisis data... 31

4. Prosedur pengolahan data penelitian... 32

D. Flowchart kegiatan penelitian... 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi data hasil penelitian... 35

B. Perhitungan debit aliran... 37

C. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap karakteristik loncatan hidrolik... . 40

1. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap bilangan Froude... 40

2. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap energi spesifik ….. 46

(11)

3. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap kehilangan energi

dan efisiensi loncatan hidrolik... . 54 4. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap kedalaman awal

dan lanjutan loncatan hidrolik... . 56 5. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap panjang loncatan

hidrolik... 57 6. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap tinggi loncatan

hidrolik…... 59 7. Pengaruh peningkatan debit aliran terhadap lokasi loncatan

hidrolik…... 61 D. Pengaruh peningkatan tinggi terjunan terhadap karakteristik

loncatan hidrolik…... 62 1. Pengaruh tinggi terjunan terhadap bilangan Froude... . 62 2. Pengaruh tinggi terjunan terhadap energi spesifik……… 67 3. Pengaruh tinggi terjunan terhadap kehilangan energi dan

efisiensi loncatan hidrolik... 70 4. Pengaruh tinggi terjunan terhadap kedalaman awal dan

lanjutan loncatan hidrolik... 71 5. Pengaruh tinggi terjunan terhadap panjang loncatan hidrolik.... 72 6. Pengaruh tinggi terjunan terhadap tinggi loncatan hidrolik... 73 7. Pengaruh tinggi terjunan terhadap lokasi loncatan hidrolik... 74 E. Jenis loncatan hidrolik... 74

(12)

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan... 76

B. Saran... 77

DAFTAR PUSTAKA ………. 78

LAMPIRAN………. 80

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Halaman

1. Pelimpah segitiga (Bambang Triatmodjo) ... 8

2. Lokasi loncatan hidrolik (Robert J. Kodoatie, 2009)... 8

3. Loncatan air akibat ketinggian air di bagian hilir yang cukup dalam. (Robert J. Kodoatie, 2009)... 9

4. Pengaruh kedalaman air bawa hpada pembentukan loncatan hidrolik di bawah pintu air gesek (Ven Te chow.1989)... 10

5. Klasifikasi aliran berdasarkan bilangn Froude (Frank M.. White, 1986)... 14

6. Parameter energi spesifik.( Robert J. Kodoatie, 2009)... 15

7. Hubungan antara E dan y dengan q konstan (Robert J. Kodoatie, 2009)... 18

8. Lengkungan energi spesifik sebagai tolak ukur aliran kritis dengan kondisi debit minimum (Ven Te Chow.1989) ... 18

9. Ilustrasi beberapa peristilahan yang berhubungan dengan peredam energi. (KP-04)... 23

10. Rancangan model denah penelitian... 25

11. Tampak samping rancangan model penelitian... 25

12. Rancangan model pintu bukaan model penelitian... 26

13. Detail alat ukur debit Thompson... 26

14. Gambar lokasi pengamatan... 30

15. Lokasi pengamatan untuk tinggi muka aiy (y)... 30

16. Titik pengamatan untuk kecepatan aliran (v)... 31

17. Flowchart kegiatan penelitian... 34

18. Grafik hubungan variasi debit terhadap bilangan Froude di titik 0 (Fr0)... 41

19. Grafik hubungan variasi debit terhadap bilangan Froude di titik 1 (Fr1)... 43

(14)

20. Grafik hubungan variasi debit terhadap bilangan Froude

di titik 2 (Fr₂)... 44 21. Grafik hubungan variasi debit terhadap bilangan Froude

di titik 3 (Fr₃)... 46 22. Grafik hubungan variasi debit terhadap Energi Spesifik

di titik 0 (E₀)... 48 23. Grafik hubungan variasi debit terhadap Energi Spesifik

di titik 1 (E1)... 49 24. Grafik hubungan variasi debit terhadap Energi Spesifik

di titik 2 (E2)... 50 25. Grafik hubungan variasi debit terhadap Energi Spesifik

di titik 3 (E3)... 52 26. Kurva hubungan y dan E untuk tinggi terjunan ∆Z : 0,30 m... 52 27. Kurva hubungan y dan E untuk tinggi terjunan ∆Z : 0,40 m... 53 28. Kurva hubungan y dan E untuk tinggi terjunan ∆Z : 0,50 m... 53 29. Grafik hubungan variasi debit terhadap kehilangan

energi……… 55

30. Grafik hubungan variasi debit terhadap efisiensi

loncatan (E3/ E2)... 55 31. Grafik hubungan variasi debit terhadap kedalaman awal dan

lanjutan (y3/ y2)... 57 32. Grafik hubungan variasi debit terhadap panjang loncatan

hidrolik (Lr)... 58 33. Grafik hubungan variasi debit terhadap tinggi loncatan (hj)... 60 34. Grafik hubungan variasi debit terhadap lokasi loncatan (x)... 62 35. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap bilangan

Froude di titik 0 (Fr₀)... 63 36. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap bilangan

Froude di titik 1 (Fr₁)... 64

(15)

37. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap bilangan

Froude di titik 2 (Fr₂)... 65

38. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap bilangan Froude di titik 3 (Fr₃)... 66

39. Grafik Hubungan variasi tinggi terjunan terhadap Energi Spesifik di titik 0 (E₀)... 67

40. Grafik Hubungan variasi tinggi terjunan terhadap Energi Spesifik di titik 1 (E₁)... 68

41. Grafik Hubungan variasi tinggi terjunan terhadap Energi Spesifik di titik 2 (E2)... 69

42. Grafik Hubungan variasi tinggi terjunan terhadap Energi Spesifik di titik 3 (E3)... 69

43. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap kehilangan energi (∆E)... 70

44. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap efisiensi loncatan (E3/ E2)... 71

45. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap kedalaman awal dan lanjutan (y3/ y2)... 72

46. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap panjang loncatan hidrolik (Lr)... 72

47. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap tinggi loncatan (hj)... 73

48. Grafik hubungan variasi tinggi terjunan terhadap lokasi loncatan (x)... 74

49 Alat ukur debit Thomshon... 84

50. Model saluran terbuka dengan bangunan terjun tegak... 84

51. Alat ukur tinggi muka air sebelum terjunan... 85

52. Alat ukur tinggi muka air sebelum loncatan dan setelah loncatan hidrolik... 85

53. Flowatch alat ukur kecepatan aliran (v)... 86 54. Mengukur kecepatan aliran (v) dengan menggunakan

(16)

flowatch sebelum terjunan (v₀)... 86 55. Mengukur kecepatan aliran (v) dengan menggunakan

flowatch, ambang terjunan (v₁)... 87 56. Mengukur kecepatan aliran (v) dengan menggunakan

flowatch,sebelum loncatan hidrolik (v₂)... 87 57. Mengukur kecepatan aliran (v) dengan menggunakan

flowatch, setelah loncatan hidrolik (v₃)... 88

(17)

DAFTAR TABEL

Nomor Halaman

1. Data hasil pengamatan... 36

2. Hasil perhitungan kalibrasi debit aliran... 37

3. Hasil perhitungan kalibrasi koefisien debit Thomson... 38

4. Hasil perhitungan debit menggunakan alat ukur Thomson... 39

5. Rekapitulasi hasil perhitungan debit secara umum dan debit berdasarkan pintu Thomson... 39

6. Hasil perhitungan bilangan Froude di titik 0 ( sebelum terjunan )... 40

7. Hasil perhitungan bilangan Froude di titik 1(pada ambang terjunan)... 42

8. Hasil perhitungan bilangan Froude di titik 2 (sebelum loncatan air)... 43

9. Hasil perhitungan bilangan Froude di titik 3 (setelah loncatan air)... 45

10. Hasil perhitungan energi spesifik di titik 0 (sebelum terjunan). 47 11. Hasil perhitungan energi spesifik di titik 1 ( pada ambang terjunan )... 48

12. Hasil perhitungan energi spesifik di titik 2 (sebelum loncatan air)... 50

13. Hasil perhitungan energi spesifik di titik 3 (setelah loncatan air)... 51

14. Hasil perhitungan kehilangan energi dan efisiensi loncatan.... 54

15. Hasil perhitungan kedalaman awal dan lanjutan... 56

16. Hasil perhitungan panjang loncatan hidrolik... 58

17. Hasil perhitungan tinggi loncatan dan tinggi relatif... 60

18. Hasil pengukuran jarak titik terjadinya loncatan... 61

(18)

19. Pengklasifikasian jenis loncatan hidrolik berdasarkan

bilangan Froude... 75

(19)

DAFTAR SIMBOL DAN SATUAN

Simbol Satuan

B : Lebar saluran (m) b : Lebar saluran (m)

Cd : Koefisien debit Thompson E : Energi spesifik (m)

E_c : Energi spesifik (m) EL : Garis energi

E : Energi minimum

E1 : Energi spesifik sebelum loncatan (m) E2 : Energi spesifik setelah loncatan (m) E₁ : Energi spesifik sebelum loncatan (m) E2 : Energi spesifik setelah loncatan (m) Fr : Bilangan Froude

F0 : Bilangan Froude sebelum terjunan F1 : Bilangan Froude di ambang terjunan F₂ : Bilangan Froude sebelum loncatan F3 : Bilangan Froude setelah loncatan g : Gravitasi bumi(m /det)

h : Tinggi air pada pelimpah (m) H : Total energi (m)

HGL : Garis gradient hidrolik

(20)

hj : Tinggi loncatan (m) Q : Debit aliran (m³/det)

q : Debit aliran per satuan lebar (m det⁄ ) Sf : Kemiringan geser

Sw : Kemiringan muka air So : Kemiringan dasar saluran

v : Kecepatan rata-rata aliran (m/det) vc : Kecepatan rata-rata aliran kritis (m/det) v₀ : Kecepatan rata-rata aliran (m/det)

v1 : Kecepatan rata-rata aliran di ambang terjunan (m/det) v2 : Kecepatan rata-rata aliran sebelum loncatan(m/det) v₃ : Kecepatan rata-rata aliran setelah lomcatan (m/det) y : Kedalaman aliran (m)

y_c : Kedalaman kritis (m)

y0 : Kedalaman air sebelum terjunan (m) y1 : Kedalaman air di ambang terjunan (m) y₂ : Kedalaman air sebelum loncatan (m) y3 : Kedalaman setelah loncatan (m)

∆z : Jumlah jarak vertical dasar saluran terhadap datum

∆x : Koordinat memanjang

∆E : Kehilangan energi (m)

(21)

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam usaha pertanian dibutuhkan adanya sistem irigasi di sawah untuk memenuhi kebutuhan tanaman akan air. Pada jaringan irigasi teknis untuk mengalokasikan air dari sumbernya yaitu dari sungai ke lahan pertanian, digunakan saluran primer. Saluran primer adalah bagian saluran mulai dari pintu pengambilan pada bendung atau free intake sampai pada bangunan bagi.

Pada saluran primer dan sekunder ini sering dijumpai bangunan terjun.

Bangunan terjun adalah bangunan yang berfungsi untuk mengatasi perbedaan elevasi dasar saluran yang besar. Bangunan terjun terbagi atas dua jenis, yaitu bangunan terjun tegak dan bangunan terjun miring.

Pada bangunan terjun terjadi fenomena yang sangat menarik yaitu adanya loncatan air di bagian hilir terjunan. Fenomena tersebut terjadi akibat terjunan debit aliran pada saluran, dimana terjadi perubahan kecepatan aliran secara tiba- tiba dan hal tersebut menghasilkan fenomena yang disebut dengan loncatan hidrolik (hidrolik jump). Akibat adanya loncatan hidrolik maka sering ditemukan permasalahan-permasalahan yang terjadi pada bagian hilir. Permasalahan yang sering muncul adalah adanya gerusan yang terjadi pada bagian dasar dan dinding saluran. Dimana gerusan tersebut diakibatkan oleh adanya energi aliran yang berasal dari debit aliran pada saluran. Sehingga dengan meneliti dan mempelajari tentang bagaimana karakteristik loncatan hidrolik maka dapat diketahui solusi

(22)

untuk meredam energi yang terjadi pada bangunan terjun tegak. Sehingga dalam melakukan perancangan bangunan terjun sangat penting untuk mengetahui karakteristik loncatan yang terjadi.

Berdasarkan masalah di atas maka peneliti tertarik untuk meneliti tentang Karakteristik Loncatan Hidrolik Pada Bangunan Terjun Tegak.

B. Rumusan Masalah

Ada beberapa rumusan masalah dalam penelitian ini diantaranya sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh peningkatan debit dan tinggi terjunan terhadap karakteristik loncatan hidrolik pada bangunan terjun tegak?

2. Bagaimana mengklasifikasikan loncatan hidrolik pada bangunan terjun tegak?

C. Tujuan Penelitian.

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengaruh peningkatan debit dan tinggi terjunan terhadap karakteristik loncatan hidrolik yang terjadi pada bangunan terjun tegak.

2. Mengetahui pengklasifikasian jenis loncatan pada bangunan terjun tegak.

D. Batasan Masalah.

Adapun batasan masalah untuk penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Meneliti pengaruh peningkatan debit dan tinggi terjunan terhadap karakteristik loncatan hidrolik pada bangunan terjun tegak.

(23)

2. Klasifikasi jenis loncatan diketahui berdasarkan bilangan Froude.

3. Media peraga yang digunakan adalah saluran terbuka.

4. Bangunan terjun yang digunakan sebagai peraga adalah bangunan terjun tegak.

E. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang akan didapat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sebagai pembelajaran mengenai karakteristik loncatan hidrolik.

2. Sebagai penerapan antara teori dengan realitas di lapangan.

3. Sebagai rujukan untuk penelitian-penelitian lanjutan.

4. Sebagai rujukan bagi perencana bangunan terjun tegak.

F. Sistematika Penulisan

Bab I merupakan bab pendahuluan yang terdiri atas : latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.

Bab II merupakan tinjauan pustaka yang terdiri atas : pengertian karakteristik loncatan hidrolik, alat ukur debit Thompson, lokasi loncatan hidrolik, panjang loncatan hidrolik, bilangan Froude, klasifikasi loncatan hidrolik, energi spesifik, sifat dasar loncatan hidrolik, serta bangunan terjun tegak.

Bab III merupakan pembahasan mengenai metode penelitian yang terdiri atas : waktu dan tempat penelitian, alat/bahan, dan model penelitian, serta metode penelitian.

(24)

Bab IV merupakan pembahasan mengenai hasil penelitian yang terdiri atas deskripsi data hasil penelitian, perhitungan debit aliran, pengaruh peningkatan debit aliran terhadap karakteristik loncatan hidrolik, dan pengaruh peningkatan tinggi terjunan terhadap karakteristik loncatan hidrolik.

Bab V merupakan pembahasan mengenai kesimpulan dan saran setelah menganalisis data yang telah diperoleh saat penelitian berlangsung.

(25)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian Karakteristik Loncatan Hidrolik

Dalam buku Ven Te Chow (1989), loncatan hidrolik pertama kali diselidiki dengan cara percobaan oleh Bidone (seorang sarjana Italia pada tahun 1818). Hal ini memberikan gagasan pada Belanger (1828) untuk membedakan antara kemiringan landai (sub kritis) sampai curam (super kritis).

Pada mulanya teori mengenai loncatan hidrolik dikembangkan untuk saluran – saluran horizontal atau yang kemiringannya kecil sehingga pengaruh berat air terhadap perilaku loncatan hidrolik dapat diabaikan. Untuk saluran – saluran dengan kemiringan besar, pengaruh berat air pada loncatan cukup besar, sehingga harus dimasukkan dalam perhitungan.

Dalam buku Robert J Kodoatie (2009), loncatan hidrolik terjadi bilamana ada perubahan aliran dari super kritis menjadi sub kritis. Sebagai contoh adalah aliran yang melalui penghalang berupa sluice gate yang melintang selebar saluran.

Akibat adanya penghalang ini maka di bagian hilirnya muncul loncatan hidrolik.

Dalam buku Frank M. White (1986), dalam aliran saluran terbuka suatu aliran super kritis dapat berubah dengan cepat menjadi aliran sub kritis lagi dengan melewati loncatan hidrolik. Aliran di bagian hulu cepat dan dangkal, sedangkan aliran di bagian hilir lambat dan dalam.

(26)

Dalam buku Bambang Triatmodjo (2008), apabila tipe aliran berubah dari aliran super kritis menjadi sub kritis maka akan terjadi loncatan air. Loncatan air merupakan salah satu contoh bentuk aliran berubah cepat (rapidly varied flow).

Menurut French dalam buku Ven Te Chow (1989), menyebutkan bahwa loncatan hidrolik dapat diaplikasikan untuk :

a) Meredam energi pada bendungan, saluran dan struktur hidrolik yang lain dan untuk mencegah pengikisan struktur pada bagian hilir.

b) Menaikan kembali tinggi energi dan permukaan air pada bagian hilir saluran dan juga menjaga agar permukaan air saluran irigasi dan saluran distribusi yang lain tetap terjaga.

c) Memperbesar tekanan pada lapisan pelindung, sehingga memperkecil tekanan angkat pada struktur tembok, dan memperbesar kedalam air pada lapisan pelindung.

d) Memperbesar debit dengan mempertahankan air balik bawah, karena tinggi energi efektif akan berkurang bila air bawah dapat menghilangkan loncatan hidrolik.

e) Menunjukan kondisi-kondisi aliran tertentu misalnya aliran super kritis adanya penampang kontrol, sehingga letak pengukuran pos dapat ditentukan.

f) Mencampur bahan kimia yang digunakan untuk memurnikan air.

g) Mengaerasikan air yang hasilnya digunakan untuk air minum perkotaan.

h) Menghilangkan kantong-kantong udara dari jaringan penyuplai air, sehingga akan mencegah penguncian udara.

(27)

Sehingga dapat disimpulkan bahwa karakteristik loncatan hidrolik adalah suatu ciri-ciri khusus atau sifat khas yang terjadi pada perubahan kecepatan aliran dari super kritis menjadi sub kritis, dimana perubahan kecepatan tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain ; kapasitas debit pada saluran, tinggi terjunan, kemiringan terjunan, tinggi bukaan pada pintu sorong (sluice gate) dll.

B. Alat ukur debit Thompson

Dalam buku Bambang Triatmodjo (2002) alat ukur debit Thompson merupakan alat ukur debit yang biasanya digunakan untuk mengukur debit aliran yang kecil. Alat ukur debit Thompson berbentuk segitiga. Pada gambar 1 menunjukan alat ukur debit Thmpson atau pelimpah segitiga. Dimana air mengalir diatas pelimpah segitiga tersebut. Tinggi peluapan adalah (h) dan sudut peluapan adalah (α). Persamaan yang mendefenisikan pelimpah segitiga ini adalah sebagai berikut:

Q = Cd . dimana:

Q = debit aliran (m³/det) Cd = koefisien debit Thompson h = tinggi air pada pelimpah (m)

Persamaan di atas digunakan untuk menghitung kalibrasi koefisien (Cd) pada alat ukur debit Thompson. Gambar alat ukur debit Thompson dapat kita lihat pada gambar 1.

(28)

Gambar 1 Pelimpah segitiga (Bambang Triatmodjo)

C. Lokasi Loncatan Hidrolik

Dalam buku Robert J. Kodoatie (2009) lokasi loncatan hidrolik akan terjadi dimanapun di antara lokasi 1-2-3 terlihat pada gambar berikut ini :

Gambar 2 Lokasi loncatan hidrolik (Robert J. Kodoatie, 2009)

Terutama pada perubahan aliran dari super kritis ke sub kritis. Namun apabila y3 demikian besar maka loncatan bisa saja terjadi pada pintu sluce gate.

(29)

Pada kondisi tersebut maka bukaan pintu akan tenggelam akibat tingginya y₃dan loncatan terjadi di dalamnya seperti yang ditunjukan pada gambar berikut ini:

Gambar 3 Loncatan air akibat ketinggian air di bagian hilir yang cukup dalam. (Robert J. Kodoatie, 2009)

Menurut Chow (1989), ada tiga buah pola loncatan hidrolik yang mungkin terjadi pada daerah hilir dari sumbernya misalnya loncatan yang terjadi pada bangunan terjun atau loncatan yang terjadi pada pintu air geser tegak, yaitu :

Kasus satu menggambarkan pola dimana kedalaman air bawah y2’ sama dengan kedalaman y₂, sehingga loncatan terjadi pada lapisan keras sesudah melewati y1.

Kasus dua menggambarkan pola dimana kedalaman air y2’ lebih kecil dari y₂. Akibatnya loncatan hidrolik akan menyusut ke hilir menuju ke suatu titik dimana persamaan bilangan Froude terpenuhi kembali.

Kasus tiga menggambarkan pola dimana kedalaman air y₂’ lebih besar dari y2. Akibatnya loncatan didorong ke arah hulu dan akhirnya hilang pada sumber, berubah menjadi loncatan teredam lihat gambar 4.

(30)

Gambar 4 Pengaruh kedalaman air bawahpada pembentukan loncatan hidrolik di bawah pintu air gesek (Ven Te Chow.1989)

D. Panjang Loncatan

Panjang loncatan dapat didefinisikan sebagai jarak antara permukaan depan loncatan hidrolik sapai suatu titik pada permukaan gulungan ombak yang segera menuju ke hilir. Panjang loncatan hidrolik sukar untuk ditentukan secara teoritis, tetapi dapat diselidiki dengan cara percobaan.

Dalam buku Bambang Triatmodjo (2008) menuliskan bahwa untuk mendapatkan panjang loncatan hidrolik (Lr), tidak ada rumus teoritis yang dapat digunakan untuk menghitungnya. Tetapi untuk saluran segiempat panjang loncatan hidrolik diambil antara 5 dan 7 kali tinggi loncatan yaitu L = 5-7(y2-y1).

(31)

Dalam penelitian, panjang loncatan hidrolik digunakan untuk menentukan panjang perlindungan saluran dimana loncatan hidrolik terjadi. Dengan mengetahui panjang loncatan maka dapat diketahui panjang perlindungan dasar.

E. Bilangan Froude

Dalam buku Robert J Kodoatie (2009), Bambang Triatmodjo (2008), dan Frank M. White (1986), menjelaskan bahwa apabila suatu aliran mempunyai bilangan Froude F = 1, maka aliran bersifat kritis. Bila F > 1 maka aliran bersifat super kritis dan bila F < 1 maka aliran bersifat sub kritis. Bilangan Froude adalah perbandingan gaya-gaya inersia dengan gaya gravitasi per satuan volume, persamaan yang mendefinisikan bilangan Froude, dapat dituliskan dalam persamaan berikut ini:

= /( ) ………... 1)

dimana :

v = Kecepatan rata-rata aliran (m/det) g = Gravitasi bumi ( / )

y = Kedalaman aliran (m)

Frank M. White dalam bukunya (1986), menjelaskan bahwa kedalaman yc

bersangkutan dengan kecepatan saluran yang sama dengan kepesatan gelombang dalam air yang dangkal dapat didefenisikan dalam persamaan berikut ini :

q² = ( ) ... 2)

(32)

dimana :

q = debit aliran per satuan lebar ( ⁄ ) g = gaya gravitasi bumi ( / )

yc = kedalaman kritis (m)

Dalam buku Robert J Kodoatie (2009), nilai kecepan kritis digunakan persamaan yang dikenal dengan persamaan Clearity dalam persamaan berikut ini :

= . ………... 3)

Clearity juga disebut kecepatan gelombang yang tampak pada permukaan air akibat suatu gangguan pada aliran saluran terbuka. Sehingga pada persamaan 3 dapat didefenisikan dalam persamaan berikut ini :

= . ………. 4)

dimana :

vc = kecepatan kritis (m/det) y = kedalaman aliran (m)

Dalam buku Bambang Triatmodjo (2008), untuk mendapatkan kecepatan aliran pada y₁, y₂digunakan persamaan berikut ini:

v = q / y ………...…….… 5)

dimana :

v = kecepatan aliran (m/det)

q = debit aliran per satuan lebar (m²/det) y = kedalaman air (m)

(33)

Sehingga dari persamaan 5 di atas dapat dikontrol nilai kecepatan super kritis dan sub kritis sebagai berikut:

a. Untuk aliran sub kritis Fr < 1 maka v < . b. Untuk aliran super kritis Fr > 1 maka v > .

F. Klasifikasi Loncatan Hidrolik

Dalam buku Frank M. White (1986) dan Ven Te Chow (1989), parameter pokok yang mempengaruhi unjuk kerja loncatan hidrolik adalah bilangan Froude di bagian hulu. Bilangan Reynolds dan bentuk salurannya hanya mempunyai pengaruh sekunder. Untuk diuraikan klasifikasi loncatan hidrolik berdasarkan bilangan froude. Maka klasifikasi loncatan hidrolik diuraikan dan dilukiskan dalam gambar berikut ini.

Klasifikasi loncatan hidrolik dapat dibedakan menjadi : a) Fr < 1

Pada keadaan ini, mustahil terjadi loncatan, karena melanggar hukum kedua termodinamika.

b) Loncatan berombak (Fr = 1 sampai 1,7)

Pada keadaan ini, terjadi loncatan gelombang tegak atau loncatan beralun kira- kira sepanjang 4y², lesapannya rendah, kurang dari 50%.

c) Loncatan lemah (Fr = 1,7 sampai 2,5)

Pada keadaan ini, permukaan halus dengan rotasi kecil yang dikenal sebagai loncatan lemah; lesapannya antara 5 sampai 15%

(34)

d) Loncatan berosilasi (Fr = 2,5 sampai 4,5)

Pada keadaan ini, terjadi loncatan bergetar yang tak stabil, setiap denyutan yang tidak teratur menimbulkan gelombang besar yang dapat merambat ke hilir, sampai bermil-mil, merusak tebing saluran dan lain-lain . Jangan dipakai sebagai syarat rancang bangunan. Lesapannya mencapai 15 sampai 45%.

e) Loncatan Tunak (Fr = 4,5 sampai 9,0)

Pada keadaan ini, terjadi loncatan tunak yang stabil dan berimbang;

penampilan dan aksi yang paling baik tidak peka terhadap keadaan di bagian hilir. Merupakan rentang rancang bangun yang baik. Lesapannya mencapai 45 sampai 70%.

f) Loncatan kuat (Fr > 9,0)

Pada keadaan ini, loncatan yang terjadi kuat dan kasar yang terputus-putus namun memberikan unjuk kerja yang bagus. Lesapannya mencapai 70 sampai 85%.

Klasifikasi loncatan hidrolik dilukiskan dalam gambar berikut ini:

a. Fr = 1 - 1,7 b. Fr = 1,7 - 2,5 c. Fr = 2,5 - 4,5 d. Fr = 4,5 - 9,0 e. Fr > 9,0

Gambar 5 Klasifikasi aliran berdasarkan bilangan Froude. (Frank M.

White, 1986) d) Loncatan berosilasi (Fr = 2,5 sampai 4,5)

White, 1986)

(35)

G. Energi Spesifik

Dalam buku Robert J Kodoatie (2009) energi spesifik adalah energi relatif dasar saluran. Bambang Triatmodjo (2008), energi tampang lintang saluran, yang dihitung terhadap dasar saluran, disebut dengan energi spesifik atau tinggi spesifik. Jadi energi spesifik adalah jumlah dari energi tekanan dan energi kecepatan di suatu titik. Persamaan yang mendefenisikan energi spesifik pada saluran terbuka ini ada pada persamaan berikut ini:

E = y + ………... 6)

dimana :

E = energi spesifik (m)

y = kedalaman normal aliran (m) g = gaya gravitasi bumi ( / ) v = kecepatan aliran (detik)

Berikut ini adalah gambar ilustrasi parameter dalam perhitungan energi spesifik:

Gambar 6 Parameter energi spesifik.( Robert J. Kodoatie, 2009) G. Energi Spesifik

E = y + ………... 6)

dimana :

Gambar 6 Parameter energi spesifik.( Robert J. Kodoatie, 2009) G. Energi Spesifik

E = y + ………... 6)

dimana :

Gambar 6 Parameter energi spesifik.( Robert J. Kodoatie, 2009)

(36)

dimana :

EL : garis energi

HGL : garis gradient hidrolik Sf : kemiringan geser Sw : kemiringan muka air S_o : kemiringan dasar saluran H : total energi

∆z : jumlah jarak vertical dasar saluran terhadap datum

∆x : koordinat memanjang

Frank M. White (1986) untuk aliran di saluran berbentuk segi empat , debit aliran (Q) dapat diubah menjadi debit aliran per satuan lebar dan q = Q/b sehingga dapat didefenisikan dalam persamaan berikut ini :

E = y + ……….………....…….. 7)

=

dimana :

E = energi spesifik ( ) b = lebar saluran (m)

q = debit aliran per satuan lebar ( ⁄ ) y = kedalaman normal aliran ( )

g = gaya gravitasi bumi ( / )

(37)

Robert J Kodoatie (2009) untuk jenis aliran kritis pada saluran persegi panjang dengan lebar B didefenisikan dalam persamaan berikut ini :

Ec =

. + ……….……….……….. 8)

dimana :

E_c = energi spesifik ( ) Q = debit aliran ( ⁄ ) v = kecepatan aliran ( ⁄ ) yc = kedalaman kritis ( )

g = gaya gravitasi bumi ( / ).

B = lebar saluran (m)

Terdapat nilai minimum E pada suatu nilai y yang disebut dengan kedalaman kritis dengan membuat dE/dy sama dengan nol pada q konstan. Dalam buku Frank M. White (1986) Eminterjadi pada persamaan berikut ini :

= ( ) = ……….……….... 9)

dimana :

E = Energi minimum y_c = kedalam kritis (m)

Dalam buku Frank M. White (1986), kedalaman (yc) bersangkutan dengan kecepatan saluran yang sama dengan kepesatan gelombang yang terjadi dalam air yang dangkal. Persamaan yang bersangkutan dalam hal ini dapat dilihat pada persamaan (9) di atas. Sehingga dari persamaan di atas dapat dibuat suatu kurva

(38)

hubungan antara antara energi spesifik minimum (E_min) dan kedalaman kritis saluran (y) berikut ini:

Gambar 7 Hubungan antara E dan y dengan q konstan (Robert J.

Kodoatie, 2009)

Untuk debit aliran air adalah konstan dan variasi kedalaman air terjadi karena perubahan kekasaran, bentuk tampang saluran, kemiringan dasar saluran atau perubahan kondisi di hulu dan hilir. Untuk mengetahui tolak ukuran dalam aliran kritis, diperlukan lengkung energi spesifik dengan debit aliran minimum, seperti pada gambar berikut ini:

Gambar 8 Lengkungan energi spesifik sebagai tolak ukur aliran kritis dengan kondisi debit minimum (Ven Te Chow.1989) hubungan antara antara energi spesifik minimum (E_min) dan kedalaman kritis saluran (y) berikut ini:

Kodoatie, 2009)

Gambar 8 Lengkungan energi spesifik sebagai tolak ukur aliran kritis dengan kondisi debit minimum (Ven Te Chow.1989) hubungan antara antara energi spesifik minimum (E_min) dan kedalaman kritis saluran (y) berikut ini:

Kodoatie, 2009)

Gambar 8 Lengkungan energi spesifik sebagai tolak ukur aliran kritis dengan kondisi debit minimum (Ven Te Chow.1989)

(39)

H. Sifat Dasar Loncatan Hidrolik

Beberapa sifat dasar loncatan hidrolik pada saluran persegi panjang sebagai berikut :

1) Kehilangan energi

Dalam buku Bambang Triatmodjo (2008) dan Chow (1989) Kehilangan energi pada loncatan sama dengan perbedaan energi spesifik sebelum dan sesudah terjadinya loncatan seperti pada persamaan berikut :

∆E = E₁– E₂ =⁽ ⁾

. ………... 10) Rasio antara ∆E / E disebut dengan kehilangan relatif

dimana:

∆E = kehilangan energi (m)

E1 = energi spesifik sebelum loncatan (m) E2 = energi spesifik setelah loncatan (m) y₁ = kedalaman sebelum loncatan (m) y2 = kedalaman setelah loncatan (m)

2) Efisiensi loncatan

Dalam buku Ven Te Chow (1989), rasio antara energi spesifik setelah loncatan dengan sebelum loncatan di defenisikan sebagai efesiensi loncatan. Besar efesiensi loncatan terlihat pada persamaan berikut ini:

= ⁽ ⁾

( ) …………...……… 11)

(40)

dimana:

E1 = energi spesifik sebelum loncatan (m) E₂ = energi spesifik setelah loncatan (m) F1 = bilangan Froude

Persamaan ini menunjukan bahwa efesiensi loncatan merupakan fungsi tak berdimensi dan hanya bergantung pada bilangan Froude aliran setelah loncatan.

3) Kedalaman awal dan lanjutan

Untuk hubungan antara kedalaman y1 dan y2 dalam buku Robert J.

Kodoatie (2009), Bambang Triatmodjo (2008), Frank M White (1986) dan Ven Te Chow (1959) digunakan persamaan berikut ini:

=

(1 + 8 − 1) ... 12)

dimana:

y1 = kedalaman sebelum loncatan (m) y2 = kedalaman setelah loncatan (m) Fr = bilangan Froude

4) Tinggi loncatan

Tinggi loncatan (Hj) adalah perbedaan antara kedalaman sebelum dan sesudah loncatan (H_j)= y₂ – y₁)_.dengan menyatakan setiap besaran rasio terhadap energi spesifik maka dapat digunakan persamaan berikut ini.

= −

………....…… 13)

(41)

dimana :

hj / E1 adalah tinggi relatif, y1/ E1 adalah kedalaman mula relatif dan y2/E1

adalah kedalaman lanjutan sekuen relatif. Semua rasio ini dapat dinyatakan sebagai fungsi tak berdimensi dari F1seperti yang ada pada persamaan berikut ini:

=

………...……… 14)

dimana :

h_j = tinggi loncatan (m)

E1 = energi sebelum loncatan (m) F1 = bilangan Froude

Karena kehilangan relatif, efesiensi, tinggi relatif, kedalaman mula-mula dari akhir relatif, dari loncatan hidrolik pada saluran persegi panjang mendatar adalah fungsi dari F_1.

I. Bangunan Terjun Tegak

Bangunan terjun adalah suatu bangunan air yang di bangun untuk mengatasi kemiringan medan yang terlalu curam sementara kemiringan yang dibutuhkan saluran tergolong landai. Bangunan terjun biasanya di bangun pada daerah yang tofografinya memiliki kemiringan yang curam.

Menurut Sarah Reksokusumoh (1975) bangunan terjun dibedakan menjadi dua bagian yaitu bangunan terjun tinggi dan bangunan terjun rendah. Pada bangunan terjun rendah di perlukan pekerjaan-pekerjaan tanah yang lebih sedikit tapi diperlukan pasangan batu yang lebih banyak. Sedangkan pada bangunan

(42)

terjun tinggi diperlukan pekerjaan tanah yang lebih banyak tetapi pekerjaan pemasangan batu yang lebih sedikit.

Untuk tinggi terjunan yang kurang dari 1,5 m digunakan bangunan terjun tegak sedangkan utuk tinggi terjunan lebih dari 1,5 m akan lebih baik bila digunakan bangunan terjun miring (Soewasono, 1986).

Ada 4 bagian dari bangunan terjun yaitu : a) Bagian Pengontrol

Bagian dimana aliran menjadi super kritis .Bagian pengontrol ini terletak sebelum hulu (sebelum terjunan), dengan adanya bagian pengontrol ini maka penurunan muka air.

b) Bagian Pembawa

Bagian ini berupa terjunan dengan bentuk terjunan tegak (vertikal) atau terjunan miring. Pemakaian jenis terjunan tergantung pada ketinggian.

c) Peredam Energi

Peredam energi berfungsi untuk meredam energi yang terkandung dalam aliran, sehingga tidak merusak konstuksi bangunan terjun.

d) Perlindungan Dasar

Setelah aliran mengalir melewati terjunan, kecepatan aliran tergolong masih tinggi meskipun telah dipasang bagunan peredam energi, sehingga masih dipasang perlindungan dasar saluran yang biasanya berupa pemasangan bronjong untuk menghindari terjadinya gerusan dasar dan dinding saluran.

(43)

Ilustrasi bagian-bagian pada bangunan terjun tegak adalah sebagai berikut:

Gambar 9 Ilustrasi beberapa peristilahan yang berhubungan dengan peredam energi. (KP-04)

(44)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini adalah penelitian eksperimental berupa uji laboratorium dengan menggunakan model saluran terbuka dan bangunan terjun tegak.

Penelitian ini mulai dilakukan pada tanggal 28 bulan april sampai dengan tanggal 6 bulan mei tahun 2015. Tempat penelitian yaitu di Laboratorium sungai Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar yang berada di lantai 1 gedung Al- Iqra.

B. Alat, Bahan, dan Model Penelitian

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:

1. Alat

1) Model saluran terbuka 2) Bak penampungan air 3) Pompa air, untuk pengaliran 4) Stopwatch

5) Wadah berkapasitas 0,003252 m³, untuk kalibrasi koefisien debit (Cd) 6) Flowatch

7) Meter lipat 8) Mistar

9) Pipa dan selang ukuran 4” untuk mengalirkan air ke saluran.

(45)

10) Kamera digital digunakan untuk pengambilan dokumentasi 11) Alat tulis

12) Komputer

2. Bahan

1) Air bersih.

2) Tanah timbunan

3. Model Penelitian

Model yang akan digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut :

Gambar 10 Rancangan model denah penelitian

Gambar 11 Tampak samping rancangan model penelitian 10) Kamera digital digunakan untuk pengambilan dokumentasi 11) Alat tulis

12) Komputer

2. Bahan

1) Air bersih.

2) Tanah timbunan

Gambar 11 Tampak samping rancangan model penelitian 10) Kamera digital digunakan untuk pengambilan dokumentasi 11) Alat tulis

12) Komputer

2. Bahan

1) Air bersih.

2) Tanah timbunan

Gambar 11 Tampak samping rancangan model penelitian

(46)

Gambar 12 Rancangan model pintu bukaan model penelitian

Gambar 13 Detail alat ukur debit Thompson

C. Metode Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan model saluran terbuka dan bangunan terjun tegak.

(47)

1. Langkah Pengambilan Data

Adapun data yang akan diambil pada penelitian ini terdiri dari :

1) Tinggi muka air sebelum terjunan (y0) di ukur dengan menggunakan mistar dari dasar saluran hingga pada permukaan air.

2) Tinggi muka air saat terjunan (y1) diukur dengan menggunakan mistar mulai dari dasar saluran hingga pada permukaan air.

3) Tinggi muka air sebelum loncatan (y₂) diukur dengan menggunakan mistar mulai dari dasar saluran hingga pada permukaan air.

4) Tinggi muka air stelah loncatan (y₃) diukur dengan menggunakan mistar mulai dari dasar saluran hingga pada permukaan air.

5) Kecepatan aliran sebelum terjunan (v0) diukur dengan menggunakan flowatch pada tiga titik yaitu kedua tepi saluran dan pada tengah saluran.

6) Kecepatan aliran saat terjunan (v1) diukur dengan menggunakan flowatch pada tiga titik yaitu kedua tepi saluran dan pada tengah saluran.

7) Kecepatan aliran sebelum loncatan (v2) diukur dengan menggunakan flowatch pada tiga titik yaitu kedua tepi saluran dan pada tengah saluran.

8) Kecepatan aliran setelah loncatan (v) diukur dengan menggunakan flowatch pada tiga titik yaitu kedua tepi saluran dan pada tengah saluran.

9) Panjang loncatan (Lr) di ukur dengan menggunakan mistar mulai saat air meloncat hingga pada ketinggian permukaan air maksimal.

(48)

2. Prosedur Penelitian

Penelitian dilakukan dengan 3 (tiga) variasi ketinggin terjunan (∆Z₁, ∆Z₂,

∆Z3) dengan tiga variasi debit (Q) pada setiap tinggi terjunan. Langkah- langkah dalam melakukan penelitian sebagai berikut :

1) Melakukan percobaan pendahuluan untuk menentukan koefisien debit Thompson pada model yang telah dibuat. Untuk menentukan koefisien debit Thompson dilakukan tiga kali percobaan dengan cara sebagai berikut:

a. Mengalirkan air pada alat ukur debit Thompson dengan tinggi muka air pada pelimpah h = 1,9 cm, kemudian menampungnya dengan wadah yang telah disiapkan yaitu wadah yang berkapasitas 0,003252 m³sambil menghitung waktu yang dibutuhkan menggunakan stopwatch hingga wadah tersebut penuh dengan air pengaliran.

b. Setelah mengetahui waktu yang dibutuhkan hingga wadah tersebut penuh dengan air, maka dapat diketahui debit aliran yang terjadi saat pengaliran dengan cara membagi volume air dengan waktu tersebutr (

).

c. Setelah mengetahui debit aliran (Q) yang terjadi pada pengaliran tersebut dengan tinggi muka air pada alat ukur Thompson (h = 1,9 cm) maka dapat diketahui koefisien debit Thopmson dengan menggunakan rumus Q = Cd . dengan cara mensubtitusikan nilai-nilainya.

d. Percobaan kalibrasi koefisien debit Thompson dilakukan sebanyak 3 kali percobaan dengan tiga variasi ketinggi air pada alat uku Thompson (h) yaitu 1,9 cm, 2,3 cm dan 4,0 cm. Sehingga dari ketiga hasil hasil tersebut

(49)

dirata-ratakan dan hasil rata-rata dari percobaan tersebut merupakan koefisien debit Thompson (Cd) yang digunakan dalam penelitian ini.

2) Setelah mengetahui koefisien debit Thompson yang digunakan pada model penelitian ini maka dapat diketahui tinggi muka air pada alat ukur debit Thompson yang dibutuhkan untuk mengalirkan debit aliran yang digunakan untuk penelitian ini yaitu Q₁ = 0,0029 m³/det, Q₂= 0,0059 m³/det dan Q₃= 0,0083 m³/det.

3) Melakukan pengaliran untuk tinggi terjunan yang pertama yaitu (∆Z) = 30 cm. Dimulai dari Q1 = 0,0029 m³/det. Dengan tinggi muka air pada ambang Thompson 0,075 m.

4) Mengukur tinggi muka air (y₀) dan kecepatan aliran (v₀) sebelum terjunan untuk menghitung debit aliran dengan rumus Q = V . A dimana lebar saluran (b) konstan b = 0,4 m, sebagai perbandingan antara debit aliran menggunakan alat ukur Thompson dengan secara teoritis.

5) Setelah aliran pada saluran stabil, maka diukur tinggi muka air (y) pada 4 lokasi seperti pada gambar 13 dan 14. Yaitu sebelum terjunan, saat terjunan, sebelum loncatan dan setelah loncatan.

6) Pengukuran kecepatan aliran (v) dengan menggunakan flowatch, dilakukan pada 3 titik pada setiap lokasi yaitu tepi kiri, tepi kanan dan tengah lebar saluran seperti terlihat pada gambar 15.

7) Mengamati loncatan hidrolik yang terjadi secara langsung pada model saluran yang dibuat. Kemudian mengukur panjang loncatan (Lr) dan lokasi loncatan (X) pada saluran.

(50)

8) Setelah pengambilan data pada debit Q₁ dilakukan, maka dilanjutkan dengan menggunakan debit Q2 dan Q3 secara berurutan dan diukur data yang dibutuhkan seperti pada point ke 3,4,5 dan 6 di atas pada masing- masing debit yang dialirkan.

9) Untuk pengaliran pada tinggi terjunan (∆Z = 40 cm dan 50 cm) dilakukan seperti pada langkah-langkah poin 3,4,5,6,7 dan 8 diatas.

10) Mengolah data yang telah diperoleh dalam penelitian.

Gambar 14 Gambar lokasi pengamatan.

Gambar 15 Lokasi pengamatan untuk tinggi muka air (y)