Bangunan Pengairan

1

SYSTEM PENGAIRAN

RONI FARFIAN, ST, MPSDA

BANGUNAN BAGI, SADAP, ATUR DAN UKUR

Bangunan Utama (Headworks)

• Bangunan pengelak

• Peredam energi

• Bangunan Pengambilan

• Pintu Bilas

• Kolam olak

• Kantong lumpur

• Tanggul Banjir

Bangunan bagi & sadap

• Bangunan bagi terletak di s. primer dan s. sekunder pada suatu titik cabang, berfungsi untuk membagi aliran antara dua saluran atau lebih.

• Bangunan sadap tersier mengalirkan air dari s. primer atau sekunder ke s. penerima.

• Bangunan bagi dan sadap mungkin digabung menjadi satu rangkaian bangunan.

• Boks bagi di s. tersier membagi aliran untuk dua saluran atau lebih (tersier, subtersier dan atau kuarter)

Bangunan pengukur & pengatur

• Aliran akan diukur dibagian hulu dari saluran primer, cabang saluran jaringan primer dan di bangunan sadap sekunder maupun tersier.

• Peralatan ukur dapat dibedakan menjadi:

• Alat ukur aliran atas (free over flow)

• Alat ukur aliran bawah (under flow)

Bangunan pengukur & pengatur

Rekomendasi pemilihan alat ukur debit sbb.:

1. Ketelitian pengukuran cukup baik.

2. Rumus debit sederhana dan teliti.

3. Bangunan kokoh, sederhana dan ekonomis.

4. Kecocokan bangunan untuk keperluan pengukuran debit.

5.Mudah dioperasikan oleh petugas dengan pendidikan rendah.

6.Dalam satu sistem irigasi diusahakan dipakai 1 tipe alat ukur, maximum digunakan 2 tipe.

7. Biaya pemeliharaan tidak tinggi.

Alat Ukur

Tipe Jenis aliran Kemampuan Pengaturan

Ambang Lebar overflow Tidak

Parshall overflow Tidak

Cipoletti overflow Tidak

Romijn overflow Ya

Crump de gruyter underflow Ya

Pipa sadap sederhana underflow Ya

Constant Head Orifice underflow ya

Alat Ukur

Aliran moduler : aliran melalui bang.pengontrol (bendung, ambang) di mana aliran dihulu tidak dipengaruhi aliran dihilir, aliran sempurna.

Note :

8

1. Alat Ukur Ambang Lebar (Broad Crest Weir).

Alat ukur ditempat kan setelah pintu pengambilan, sekitar (20 – 30) m sebelum bangunan bagi,

bangunan sadap atau bangunan bagi dan sadap yang pertama.

Bangunan kokoh &

mudah dibuat.

Pengaliran pada alat ukur ini adalah

merupakan

pengaliran sempurna pada ambang lebar.

Ambang depan mempunyai jari-jari tertentu sedangkan bagian hilir

mempunyai dinding

tegak.

DATA-DATA

Merupakan tata letak alat ukur ambang lebar paling ekonomis jika bangunan dibuat dari beton.

Kehilangan tinggi energi harus dibuat sekecil mungkin.

Peralihan pelebaran miring 1 : 6

Bagian hilir vertikal

Pada tipe alat ukur yang dipakai di saluran primer dekat pengambilan, kehilangan tinggi energi harus sekecil mungkin agar mercu bendung dapat dibuat lebih rendah.

Ternyata alat ukur ambang lebar sangat

efektif.

11

3/2

h 1 b c 2/3g v 2/3

C Q = C d

Persamaan Debit untuk alat ukur ambang lebar dengan bagian pengontrol segi empat :

( )  

  −

 

  +

= 2 0 , 5

y c m c

y c C d

H 1 c 2g

b Q

C

^d

= koefisien debit

= 0,93+0,10 H

¹

/L untuk : 0,1< H

¹

/L <1,0

H

1

= tinggi energi di hulu ; L = panjang mercu.

C

v

= koefisien kecepatan datang → dari Gambar 2.3 di bawah.

b

c

= lebar mercu pada bagian pengontrol.

h

¹

= kedalaman air hulu terhadap ambang bangunan ukur.

y

^c

= kedalaman air pada bagian pengontrol

m = kemiringan samping pada bagian pengontrol, (1: m).

Persamaan Debit untuk alat ukur ambang lebar dengan bagian pengontrol trapesium :

Perhitungan Hidrolis :

1 ;

* xh b c

A = 2 2

1 1 1

1 b y m y

A = +

bc = lebar mercu pada bagian pengontrol, m.

 1

* A A

C d bisa dihitung → Cv dapat dicari dari Gambar di atas.

Mencari kecepatan

datang Cv.

L = panjang mercu, m.

y

^c

= kedalaman air pada bagian pengontrol.

H

¹

= tinggi energi di hulu.

h

¹

= kedalaman air hulu terhadap ambang bangunan ukur.

• Batasan:

• 0,06 m < h

₁

< 0,5 L

• Bilangan Froude aliran di hulu ambang < 0,45

• 0,08 (H

₁

/L)  0,70

• b

_c

 (L/5)

2. Alat Ukur Romijn

Merupakan alat ukur ambang lebar yang bisa digerakkan untuk mengatur & mengukur debit.

Banyak dipakai di Indonesia, dipasang pada bangunan bagi, bangunan sadap maupun

bangunan bagi & sadap.

Gunanya : untuk membagi air saluran induk ke saluran sekunder atau membagi air dari sal. sekunder ke sal. sekunder lainnya / menyadap air & mengalirkannya ke sal. tersier.

Kedalaman air maksimum di atas ambang h = 0,35 m.

Alat ukur ini dapat mengukur dengan baik bila kedalaman air di atas ambang minimum 0,05 m.

16

Bentuk Hidrolis : Pengaliran melalui alat ukur ini adalah pengaliran sempurna lewat ambang

lebar

Alat ukur ini terdiri dari :

1. Dua plat baja (atas & bawah) ditempatkan dalam sponning.

Kedua plat ini sebagai batasan gerakan ke atas & ke bawah.

2. Plat ambang yang dapat digerakkan ke atas dan ke bawah dan dihubungkan dengan stang pengangkat.

3. Plat bawah sebagai disebutkan pada (1) diikatkan ke dasar dalam kedudukan di mana sisi atasnya merupakan batas paling rendah dari gerakan ambang.

4. Plat bawah sebagai disebutkan pada (1) dihubungkan dengan plat bawah di dalam sponning dan bertindak sebagai batas atas dari gerakan ambang.

Dimensi tergantung pada perhitungan hidrolis dan untuk tebal tembok sayap minimum 0,30 m.

Stabilitas pintu diperhitungkan terhadap tekanan hidrostatis

dan tekanan lumpur.

BANGUNAN SADAP SEKUNDER :

MEMBERI AIR DARI SAL. PRIMER KE SEKUNDER → TERLETAK DI SAL. PRIMER, MELAYANI LEBIH DARI SATU PETAK TERSIER.

ADA 3 JENIS BANGUNAN SADAP SEKUNDER :

a. ALAT UKUR ROMIJN  UNTUK KEHILANGAN TINGGI ENERGI KECIL, DIPAKAI SAMPAI DEBIT  2 M3/DET  PAKAI 2–3 P. ROMIJN.

b. ALAT UKUR CRUMP DE GRUITER  UNTUK KEHILANGAN TINGGI lebih besar dari P.ROMIJN DAPAT DIRENCANA DENGAN PINTU TUNGGAL/BANYAK,  DEBIT SAMPAI 0.9 m3/det/pintu.

c. PINTU SORONG DENGAN ALAT UKUR AMBANG LEBAR  UNTUK DEBIT YANG LEBIH BESAR.

a b c

Alat ukur ini dipasang tegak lurus pada arah aliran, dan sisi depan dari ambang dibulatkan.

a. Mercu horizontal dengan 2 R, pembuatan 2 lingkaran gabungan sulit.

aliran

b. Mercu dengan kemiringan 1:25 & lingkaran tunggal (1 R).

Penggunaan mercu dengan kemiringan tidak dianjurkan lagi.

c. Mercu horizontal dengan lingkaran tunggal → tipe ini

yang dianjurkan untuk digunakan → lihat slide di bawah ini.

Perhitungan hidrolis :

3/2

h 1 b c 2/3g v 2/3

C Q = C d

Sama dengan ambang lebar :

H 3/2

b 1,71

Q =  

2/3

b 1,71

H Q 



 





= 

3 H H 2

1 =

Alat ukur Romijn

→ Lihat slide berikut

Detail pintu Romijn → Tipe yang dianjurkan

g v h 2 2 1 1 +

1

= H

H

1

=tinggi energi diatas meja.

V

1

= kecepatan di hulu alat ukur.

Fungsi :

1. Pengatur banyaknya debit yang akan dialirkan.

2. Pengukur debit.

Q = debit m3/dt.

Cd = koefisien debit

= 0,93 + 0,10 H1/L Cv = Koefisien kecepatan datang.

g = percepatan gravitasi, 9,8 m/dt2.

bc = lebar meja, m= B.

h

1

= tinggi air di atas meja, m.

3/2

h 1

b c

v 2/3g

d C

2/3C

Q =

Pintu bawah bisa dieksploitasi oleh orang yang tidak

berwenang, yaitu dengan melewatkan air lebih banyak dari yang diijinkan, dengan cara mengangkat pintu bawah lebih tinggi lagi.

22

Lebar = bc, m H 1 maks, m Besarnya Debit, m3/dt

0,50 0,33 0,000 - 0,160

0,50 0,50 0,030 – 0,300

0,75 0,50 0,040 – 0,450

1,00 0,50 0,050 – 0,600

1,25 0,50 0,070 – 0,750

1,50 0,50 0,080 – 0,900

Besaran debit yang dianjurkan untuk alat ukur Romijn Standar.

Kehilangan tinggi energi Δh yang diperlukan di atas alat ukur yg bisa digerakkan = 0,11, di mana alat ukur mempunyai saluran hilir segi-4 dengan potongan pendek seperti gambar di atas.

Jika saluran hilir lebih lebar maka sebaiknya Δ h = 0,4 Hmaks.

TIPE ROMIJN STANDAR

0.50 0.50

23

I II III IV V VI

Lebar 0,50 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

Kedalaman maks.aliran pada muka air rencana.

0,33 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50

Debit maksimum pada muka air rencana (l/det).

160 300 450 600 750 900

Kehilangan energi 0,08 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11

Elevasi dasar di bawah muka air rencana.

0,81+V 1,15+V 1,15+V 1,15+V 1,15+V 1,15+V

V = Varian = 0,18 Hmaks

Pintu romijn

• Kelebihan:

• Mampu mengatur dan mengukur aliran

• Dapat membilas sedimen halus

• Head loss kecil

• Teliti

• Mudah dioperasikan.

• Kekurangan:

• Rumit dan mahal

• Perlu muka air yang tinggi

• Pintu bawah dapat dibuka paksa

3. Alat Ukur Crump De Gruyter

Alat ukur ditempatkan pada bangunan bagi maupun bang. bagi & sadap dengan debit pengukuran Q > 900 l/dt.

Kapasitas pengukuran maks. (Q

_maks

) = kapasitas saluran.

Ketelitian pengukuran Q

_maks

/ Q

_min

diambil 1 – 10,

jadi kedalaman air minimum (Y min) di bawah pintu ditentukan oleh ketelitian alat ukur dengan ketentuan : Y min = 0,02 m.

Pengaliran lewat alat ukur ini adalah

pengaliran lewat lubang persegi empat.

Kedua sisi kanan dan kiri dibatasi oleh dinding tegak, bagian bawah merupakan suatu ambang dengan lebar pendek sedangkan di atasnya terdapat

pintu yang dapat dinaikkan dan diturunkan.

04-23

27

Perencanaan hidrolis :

Perhitungan Debit Dengan Variasi Tinggi Bukaan W :

1 ) (

2 g h w d bw

C

Q = −

Q = debit, m³/dt ; Cd = koefisien debit = 0,94

b = lebar bukaan, m ; w = bukaan pintu, m (w ≤ 0,63 h

¹

).

h

1

= tinggi air di atas ambang.

 



= 1,594 b 3/2 Q maks

h 1

1,594 3/2

Q maks b

h 1

= 

Kapasitas pengukuran maks. = kapasitas saluran :

Q

_maks

= Q

_saluran

28

h 1 K = W

Δh = z ditetapkan :

Perbandingan besaran debit ɣ:

(diperoleh dari Gambar 2.12).

→ Dari tabel didapat dan K

W maks = 0,63 h 1 → W maks > Δh

W = W

_min

= K . h

1

α

 h  h

h

= 

 

= 1

1 h

min Q Qmaks

 =

Kedalaman air minimum di bawah pintu : W

_min

≥ 0,02 m.

Gambar 2.12 digunakan untuk perencanaan alat ukur Crump de Gruyter yang memberikan karakteristik hidrolis yang didasarkan pada 2 nilai banding yaitu :

dan

30

Y=w K α

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,620 0,218 0,140 0,100 0,080 0,065 0,055 0,049 0,044 0,040

0,167 0,386 0,495 0,575 0,620 0,665 0,690 0,715 0,735 0,750

Dimensi ditetapkan dari perhitungan hidrolis.

Untuk tembok sayap minimum 0,30m.

Stabilitas diperhitungkan terhadap tekanan hidrostatis pada saat pintu tertutup penuh.

Koefisien variasi Bukaan.

H=h1

Ymin=Wmin Ymax=Wmax

Z=Δh

31

Gruyter de

Cump Pintu Rumus

Debit Lengkung

4. Alat Ukur Cipoletti

Alat ukur ini memerlukan banyak

kehilangan tekanan, jadi lebih baik ditempatkan pada bangunan bagi yang ada terjunannya.

Pengaliran melalui alat ukur adalah merupakan pengaliran sempurna lewat ambang tajam.

Alat ukur ini merupakan dinding tegak dengan penampang pengaliran (penampang basah) yang berbentuk

trapesium (sisinya 4 : 1).

33

Alat ukur Cipoleti merupakan penyempurnaan dari alat ukur ambang tajam.

Mempunyai potongan pengontrol trapesium dengan mercu horizontal & sisi2nya miring kesamping dengan kemiringan 4 vertikal

banding 1 horizontal.

Alat ukur Cipoleti dikombinasi dengan pintu sorong dapat dipakai sebagai bangunan sadap

tersier.

Jarak antara pintu dan bangunan ukur jauh, sehingga eksploitasi pintu menjadi rumit.

Pemakaian alat ukur ini tidak dianjurkan lagi.

Gambar A1.1 : Dimensi alat ukur Cipoleti

35

Perencanaan hidrolis :

Q = debit m³/dt ; C

d

= koefisien debit ≈ 0,63

C

^v

= koefisien kecepatan datang → dari Gambar 2.3 ambang lebar . h

¹

= tinggi energi di hulu, m, lihat Gambar A1.1 di atas.

b = lebar mercu pada bagian pengontrol, lihat Gambar A1.1.

3/2 bh 1 v 2g

d C 2/3C Q =

Karakteristik bangunan :

1. Bangunan sederhana, mudah dibuat & tidak mahal.

2. Kehilangan tinggi energi besar sekali, sehingga tidak dapat digunakan di daerah datar.

3. Sedimentasi terjadi di hulu bangunan, benda hanyut tidak bisa lewat dengan mudah → dapat menyebabkan

kerusakan dan mengganggu ketelitian pengukuran debit.

4. Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik di atas elevasi ambang bangunan ukur tersebut.

Kapasitas maksimum pengukuran 2160 l/dt dengan lebar alat ukur = 2,50 m.

Kapasitas pengukuran tergantung dari lebar alat ukur (b) dengan ketentuan dalamnya air h ≤ b/2.

Maksimum h = 0,60 m dan minimum h = 0,06 m.

Muka air di hulu dihitung dari puncak alat ukur h = 0,60 m.

Muka air di hilir ≥ 6 cm di bawah ambang alat ukur.

Kapasitas aliran dengan variasi lebar alat ukur (b), dalam

nya air (h) dapat dilihat pd. tabel Alat Ukur Cipoletti.

Bangunan Ukur Cipoletti

37

5. PIPA SADAP SEDERHANA

Bangunan pipa sadap sederhana dipakai sebagai bangunan sadap tersier jika petak tersier mengambil air dari saluran primer besar tanpa menimbulkan pengaruh apapun terhadap tinggi muka air di saluran.

Terdapat beda tinggi energi yang besar, sehingga selama muka air di saluran primer rendah, air tetap bisa diambil, jadi diperlukan pengambilan dengan elevasi rendah.

Aliran melalui bangunan ini tidak dapat diukur.

Untuk bangunan yang menngalirkan air ke saluran tanpa pasangan, kecepatan maks dalam pipa dibatasi ≤ 1 m/det, sedangkan jika ke saluran pasangan kecepatan maksimum sampai 1,5 m/det.

6. Alat Ukur Parshall

Alat ukur ini untuk mengukur aliran di saluran terbuka, terdiri dari bagian yang menyempit dengan lantai yang datar, bagian leher dengan lantai miring ke bawah & bagian yg melebar dgn. lantai miring ke atas.

Dapat dipakai pada bangunan bagi, bangunan sadap maupun bangunan bagi & sadap untuk pengukuran pembagian maupun penyadapan air.

Bentuk Hidrolis :

Pengaliran dalam keadaan sempurna dengan perbandingan kedalaman air Hb/Ha ≤ 0,70.

Kapasitas aliran tergantung dari tipe alat ukur dan masing-masing tipe

mempunyai variasi kedalaman air (Ha) maksimum dan minimum untuk

mendapatkan pengaliran sempurna dengan Hb/Ha ≤ 0,70.

Keuntungan Alat Ukur Parshall adalah :

1. Mampu mengukur debit pd tinggi tekanan yg kecil.

2. Dapat membersihkan sendiri terhadap endapan yang terjadi di depan alat ukur karena kecepatan pada leher alat ukur & bentuk geometrinya.

3. Tidak mudah diubah-ubah oleh petani dengan tujuan untuk pembagian air yang tidak adil.

1. Biaya pembangunan lebih besar dibandingkan alat ukur lainnya.

2. Tidak dapat dikombinasi dengan baik dengan bangunan sadap, karena aliran masuk harus seragam & memerlukan muka air yang tenang.

3. Memerlukan pekerja yg ahli utk pembuatannya. Alat Ukur

₄₂

Parshall

43 44

Tabel Parshal

45

Tipe Lebar Leher W=b

Variasi Dalam air Ha Max Min,m

Variasi Debit m3/det Max Min

Persamaan

1 0,152 (6”) 0,23 0,45 0,0015 0,111 2 0,229 (9“) 0,03 0,61 0,0250 0,251 3 0,305 (1’) 0,03 0,76 0,0030 0,456 4 0,610 (2’) 0,045 0,76 0,0120 0,937 5 0,914 (3’) 0,046 0,76 0,0170 1,427 6 1,219 (4’) 0,060 0,76 0,0370 1,923 7 1,524 (5’) 0,06 0,76 0,0450 2,424 8 1,829 (6’) 0,076 0,76 0,0074 2,931

9 2,134 (7’) 0,076 0,76 0,0085 3,438

10 2,438 (8’) 0,076 0,76 0,0990 3,950

2gz CA Q =

Ha 1,58 0,3912

Ha 1,53 0,5354

a. KARAKTERISTIK & DIMENSI DEBIT ALAT UKUR PARSHAL

1,522 Ha 0,6909

1,550 Ha 1,4280

1,566 Ha 2,184

1,573 Ha 2,952

1,537 Ha 3,732

1,595 Ha 4,519

1,601 Ha 5,312

1,607 Ha 6,112

46

A 2/3 A B C D E L G M N P

0,621 0,414 0,610 0,394 0,397 0,610 0,305 0,610 0,305 0,114 0,902 0,879 0,587 0,864 0,381 0,575 0,762 0,305 0,757 0,305 0,114 1,080 1,372 0,914 1,348 0,610 0,845 0,914 0,610 0,914 0,381 0,229 1,492 1,523 1,016 1,495 0,914 1,205 0,914 0,610 0,914 0,381 0,229 1,854 1,676 1,118 1,645 1,219 1,572 0,914 0,610 0,914 0,381 0,229 2,222 1,829 1,219 1,794 1,524 1,937 0,914 0,610 0,914 0,457 0,229 2,711 1,981 1,321 1,943 1,829 2,302 0,914 0,610 0,914 0,457 0,229 3,080 2,134 1,422 2,092 2,134 2,667 0,914 0,610 0,914 0,457 0,229 3,442 2,285 1,524 2,242 2,438 3,032 0,914 0,610 0,914 0,457 0,229 3,810 2,468 1,626 2,391 2,743 3,397 0,914 0,610 0,914 0,457 0,229 4,272

b. KARAKTERISTIK & Dimensi DEBIT ALAT UKUR PARSHAL

7. Alat Ukur Orifice Constant Head

Alat ukur ini dipakai untuk penyadapan air untuk areal yang relatif kecil.

Penempatannya

diperhitungkan terhadap keadaan geografi dan ekonomis

Dipasang tegak lurus

terhadap saluran yang di sadap.

Pengalirannya adalah pengaliran lewat lubang.

Kapasitas penyadapan ditentukan atas pembukaan pintu penyadapan (pintu di hulu kolam) dan membuat perbedaan muka air (z) konstan melalui penyetelan pintu di hilir kolam.

Alat ukur ini dibatasi utk : Q ≤ 0,6 m3/dt→ z = 0,06 m 0,6 < Q ≤ 1,5 m3/dt → z = 0,12 m

Alat ukur Orifice Constant Head terdiri dari :

1. Kolam penenang muka air dengan dibatasi oleh dua pintu pengatur muka air. Pintu penyadapan di hulu kolam dan pintu pengeluaran di hilirnya, yaitu di depan pipa. Perbedaan muka air di saluran yang di sadap dan kolam dapat dibuat konstan dengan penyetelan kedua pintu tersebut di atas.

2. Gorong-gorong pembawa di hilir kolam.

3. Ambang (sill) di hilir gorong-gorong pembawa yang berfungsi untuk mengontrol muka air di bagian dalam kolam.

h 2g CA

Q =  C = koefisien debit = 0,66.

A = luas bukaan pintu = b c W

W=tinggi bukaan, b c =lebar pintu.

Δh = perbedaan muka air (0,06 atau o,12m).

Masukkan Cd=0,66 ; Δh=0,12 maka : Q = 0,716 b c W

49

Orifice Constant Head.

Dimensi ditetapkan dari perhitungan hidrolis.

Untuk tembok sayap minimum 0,30 m.

A

Biasanya beda tinggi energi Δh : Δh=0,06 m untuk Q<0,6 m³/dt.

Δh=0,12 m untuk 0,6<Q<1,5 m³dt.

₅₀

Karakteristik bangunan :

1. Pengukuran aliran tidak tepat, kesalahan bisa sampai 100%

2. Kehilangan tinggi energi yg diperlukan untuk membuat aliran moduler besar sekali, bisa lebih dari 0,25 m.

3. Tepi bawah yang tajam dari pintu orifis bisa menjadi tumpul & menyebabkan kesalahan pengukuran debit.

4. Benda terapung sulit hanyut/lewat.

5. Bukaan pintu diukur dengan stang putar bersekrup → rumit prosedur eksploitasinya.

Penggunaan alat ukur Orifice Constant Head tidak dianjurkan di Indonesia karena eksploitasi dan fungsi hidrolisnya rumit.

Gambar A1.3 adalah kombinasi pintu pengukur dan pengatur dalam satu bangunan

8. Alat Ukur Thompson

Alat ukur ini juga memerlukan banyak kehilangan tekanan seperti Cipoletti, maka lebih baik ditempatkan pada bangunan bagi yang ada terjunannya.

2gh h

Q = 2

53

9. Alat Ukur Rechbock

Contoh bangunan pengukur air dengan Rechbock Q = (1,72 + 0,24. he/p) he

^3/2

he

^3/2

Anjuran Bangunan Ukur

• Di Hulu Saluran Primer:

• Pengukuran: ambang lebar

• Pengaturan: pintu sorong, radial gate

• Di bangunan bagi / bangunan sadap sekunder:

• Pintu Romijn dan pintu Crump de Gruyter

• Jika debit besar: pengukuran dengan ambang lebar, pengaturan dengan pintu sorong

• Bangunan sadap tersier:

• Pintu Romijn

• Crump de Gruyter

• Pipa sadap sederhana

CONTOH SOAL BANGUNAN PENGUKUR

Perencanaan Bangunan Pengatur Air

Acuan atau kriteria desain yang digunakan dalam perencanaan bangunan air adalah Standar Perencanaan Irigasi, Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Air KP.

04 yang dipublikasikan oleh Direktorat Jendral pengairan, Departemen Pekerjaan Umum (Desember 1986).

Tentukan Bangunan Ukur Ambang Lebar untuk Ke Petak Tersier

Dimensi Saluran Sal. Induk KL. Ki Ruas 4

Sal. Induk KL. Ki Ruas 5

Petak Teriser KL.Ki.4.KiBL.1.Ka

A (ha) 5113,70 5025,50 87,90

Q (m³dt) 8,48 8,30 117,86 (lt/dt)

V (m/dt) 0,54 0,53 0,214

b (m) 6,00 6,00 0,60

h (m) 1,80 1,80 0,50

W (m) 0.50 0.50 0,30

m 1,5 1,5 1

K 50 50 30

i 0,000086 0,000083 0,00029

Tersier KL.Ki.4.Ka

0.30 2.20 0.60 13.26

4.22 0.60 0.80

2.54

0.30 0.60

0.70

+86.57

0.27

3.26

+87.09

+85.97 +85.30 +87.09

+86.17 +85.50

MISTAR UKUR

BANGUNAN UKUR Q = 0.118 m3/dt B = 0.50 m H = 0.27 m PINTU SORONG TIPE 1B

+86.59

+84.79

+87.09

6.00 0.30

0.60

0.30

12.90 1.10 0.300.70 3.00 1.00

0.10 +86.17

+86.00 1

1.5

+85.70

+86.57

• Chek terhadap Batasan:

• 0,06 m < h₁ < 0,5 L

• Bilangan Froude aliran di hulu ambang < 0,45

• 0,08 (H₁/L)  0,70

H1 = h1 + v²/2g = 0.27 + (0.214²/2g) = 0.272 m

• H1/L = 0.272/0.6 = 0.45 m

• b_c  (L/5)

b

_c

=

b_c =

Y =2.50 m

BANGUNAN AMBANG LEBAR

2. Hubungan Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1 - Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 : Elevasi muka air diudik = + 12.43 m

Elevasi muka air dihilir = + 12.33 m Elevasi dasar udik = + 11.77 m Elevasi ambang dibawah pintu = + 11.77 m

(sementara tinggi ambang diabaikan) a. Perhitungan Bukaan Pintu

Q = k µ a b √ 2 g h1

(KP-04: 34)

dimana :

Q1 = 1.12 m³/dt

k = faktor aliran tenggelam µ = koefisien debit

a = tinggi bukaan pintu (m) b = lebar pintu (m)

g = percepatan gravitasi = 9,81 m / dt² h1 = kedalaman air didepan pintu = 0.56 m V = kecepatan datang = 1.03 m/dt

b. Tinggi energi di udik bangunan :

H1 = h1 + V1²/2g = 0.56 + 1.03^2/19,62 = 0.61 m h2 = elv. muka air hilir - elv. dasar ambang

= 12.33 - 11.77 = 0.56 m

a = 0.55 m

h1/a = 1.02 m ----> ß = 90 ^O

µ = 0.55

h2/a = 1.02 m ----> K = 0.80

Dari grafik 3.4 - KP. 04 hal. 37, didapat koef.debit untuk pintu tegak  dan  Dari grafik 3.3 KP - 04 didapat koefisien untuk debit tenggelam ( Standar Perencanaan irigasi KP-04 hal.36 )

Q b = ---

k µ a ? 2 g h1

b = --- = 1.39 m 0.80 x 0.55 x 0.55 x (2 x 9,81 x 0.56)^0,5 diambil = 1.40 m b = 1.40 m > b minimum (= 0,50 m)

b ditetapkan = 1.40 m (lebih kecil dari b maksimum =1,50 m ) Jadi lebar pintu dibuat 1 bukaan pintu a' 1.40 m karena b > 1,25 m, maka setiap pintu memerlukan 2 stang ulir

1.119

H1 = 0.61 h1 = 0.56 a = 0.10

h2 = 0.70 h3 = 0.56

Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1

Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 p = 0.00

m.a.u

m.a.h

DATA-DATA

Contoh : Bangunan Pengambilan Saluran Primer (Pintu & Alat Ukur Romijn ).

Bangunan pengambilan saluran primer dilengkapi dengan pintu untuk mencegah agar selama

pembilasan, air tidak mengalir kembali dari saluran primer & mencegah masuknya air pembilas yang mengandung sedimen kedalam saluran.

Bang. pengambilan yang digunakan adalah pintu Romijn dengan Qp = 3,7 m 3 /det = 3700 lt/det.

Elevasi muka air di saluran primer = +253,817 m.

Dengan menggunakan tabel 6.1 maka dapat dipilih tipe dari pintu Romijn yang sesuai dengan debit maksimum pada saluran (Qp).

Debit maksimal tiap pintu 750 liter/detik.

Debit total pintu 3750 liter/detik Lebar Tiap Pintu = 1,25 m

Lebar total = 6,25 m.

h maks = 0,5 m.

Varian = V = 0,18 * h maks = 0,18 *0,50 = 0,09 m H = 1,15 + V

= 1,15 + 0,09 =1,24 m

Z = 0,11 m (kehilangan energi).

Dari debit sebesar 3700 lt/det maka dipilih pintu Romijn tipe V dengan jumlah 5 buah pintu.

Elevasi Muka Air di Saluran Kantong Lumpur :

Elevasi muka air di saluran primer = +253,817 m Kehilangan energi z = 0,11 m Elevasi Muka Air di kantong lumpur = +253,927 m.

Denah Letak Pintu Romijn pada Saluran Primer.

Potongan Melintang Pintu Romijn.

BANGUNAN PENGATUR TINGGI MUKA AIR

1. Skot Balok 2. Mercu Tetap 3. Pintu Sorong 4. Pintu Radial

5. Celah Kontrol Muka Air

Pintu Skot Balok

Perencanaan Hidraulis

₁^1,5

3 2 3

2 g bh C

C Q =

_{d v}

• Dilihat dari segi konstruksi, pintu skot balok merupakan peralatan yang sederhana.

• Balok -balok profil segi empat itu ditempatkan tegak lurus terhadap potongan segi empat saluran.

• Balok-balok tersebut disangga di dalam sponeng/alur yang lebih besar 0,03 m sampai 0,05 m dari tebal balok-balok itu sendiri.

• Dalam bangunan saluran irigasi, dengan lebar bukaan pengontrol 2,0 m atau lebih kecil lagi, profil – profil balok seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.1 biasa dipakai.

• Koefisien debit Cd untuk potongan segi empat dengan tepi hulu yang tajamnya 90 derajat, sudah diketahui untuk nilai banding H1/L kurang dari 1,5

• CV =1,00 – skot balok segi empat

Pintu skot balok

Kelebihan:

◦ Sederhana dan kuat

◦ Murah

Kekurangan:

◦ Perlu dua orang operator

◦ TMA hanya bisa diatur sesuai ukuran balok

◦ Bisa di curi atau dioperasikan selain petugas

◦ Hubungan debit-ketinggian aliran tidak spesifik.

Mercu Tetap

Mercu tetap

Perencanaan hidrolis

Bangunan Pengatur Mercu Bulat

Bangunan Pengatur Ambang Lebar H1/r = 5,0

Cd = 1,48

H1/L = 1 Cd = 1,03

5 , 1

2

1

3

2 g b h C

Q =

_d

   

Mercu tetap

Mercu tetap

Kelebihan:

◦ Dapat melewatkan benda hanyut

◦ Kuat, tahan lama

Kelemahan:

◦ Aliran menjadi non-moduler jika H2/H1 > 0,33.

◦ Kemiringan hilir 1:1 saja

◦ Aliran tidak dapat disesuaikan/diatur.

Pintu Sorong

Pintu Sorong

Pintu Sorong

Perencanaan Hidraulis:

Standar lebar: 0,50 – 0,75 – 1,00 – 1,25 dan 1,50m 2gh

1

ab K Q = 

Pintu Sorong

Gambar 3.3 Gambar 3.4

Pintu sorong

Harga K untuk kondisi aliran tenggelam

Pintu sorong

Kelebihan:

◦ TMA dapat dikontrol dengan baik

◦ Sederhana dan kuat

◦ Sedimen dapat terbilas

Kelemahan:

◦ Benda hanyut akan rawan tersangkut pada pintu.

Pintu radial

Merupakan tipe khusus dari pintu sorong.

Kelebihan:

◦ Tidak ada gesegan pada pintu

◦ Pengangkatan ringan, mudah dipoerasikan

◦ Dapat dipasang pada saluran yang relatif lebih lebar.

Kelemahan:

◦ Tidak kedap air

◦ Mahal

◦ Reaksi pada engsel/pivot memberikan tekanan horizontal yang besar.

Bendung Gerak

Pintu Radial

Pintu radial

Celah kontrol trapesium

Celah Kontrol Trapesium

Kelebihan:

◦ Tidak mempengaruhi muka air

◦ Tidak memakai ambang

Kelemahan:

◦ Hanya untuk aliran tidak tenggelam

Celah Kontrol trapesium

Perencanaan hidrolis:

( c c c ) ( c )

d b y my g H y

C

Q = + 2 2 −

Celah Kontrol Trapesium

Perhitungan Bangunan Sadap BMT- Ka1

Sal. Tersier MT. Ka 1 Ki

Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1 Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2

Data Saluran

A Q V b h

ha (m³/det) (m/dt) (m) (m)

1 Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1 905.00 1.13 1.03 1.40 0.56 0.00082

2 Sal. Tersier MT. Ka 1 Ki 8.00 0.015 0.18 0.40 0.15 0.00058

3 Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 897.00 1.12 1.02 1.40 0.56 0.00080

W (m)

1.00 2.50 70.00 0.50

1.00 2.67 35.00 0.30

1.00 2.50 70.00 0.50

a. Data di udik bangunan : BMT- Ka1

Q 100% = 1.129 m³/dt

h 100% = 0.56 m

Q 70% = 0.790 m³/dt

h 70% = 0.46 m

1. Hubungan Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1 - Sal. Tersier MT. Ka 1 Ki : Elevasi muka air diudik = + 12.43 m

Elevasi muka air dihilir = + 12.33 m Elevasi dasar udik = + 11.77 m Elevasi ambang dibawah pintu = + 11.77 m

(sementara tinggi ambang diabaikan) a. Perhitungan Bukaan Pintu

Q = k µ a b √ 2 g h1 (KP-04: 34) dimana :

Q1 = 0.015 m³/dt

k = faktor aliran tenggelam µ = koefisien debit a = tinggi bukaan pintu (m) b = lebar pintu (m)

g = percepatan gravitasi = 9,81 m / dt² h1 = kedalaman air didepan pintu = 0.56 m V = kecepatan datang = 1.03 m/dt

No. Nama Saluran i

m n K Keterangan

Sal.Beton BMT- Ka1

Sal.tanah Sal.Beton

b. Tinggi energi di udik bangunan :

H1 = h1 + V1²/2g = 0.56 + 1.03^2/19,62 = 0.61 m

h2 = elv. muka air hilir - elv. dasar ambang = 12.33 - 11.77 = 0.56 m

a = 0.10 m

h1/a = 5.60 m ----> ß = 90 ^O

µ = 0.58

h2/a = 5.60 m ----> K = 0.20

Dari grafik 3.4 - KP. 04 hal. 37, didapat koef.debit untuk pintu tegak b dan  Dari grafik 3.3 KP - 04 didapat koefisien untuk debit tenggelam ( Standar Perencanaan irigasi KP-04 hal.36 )

Q b = ---

k µ a √ 2 g h1

b = --- = 0.39 m 0.20 x 0.58 x 0.10 x (2 x 9,81 x 0.56)^0,5 direncanakan = 0.40 m b = 0.40 m < b minimum (= 0,50 m)

b ditetapkan = 0.40 m (lebih kecil dari b maksimum =1,25 m ) Jadi lebar pintu dibuat 1 bukaan pintu a' 0.40 m

karena b < 1,25 m, maka pintu memerlukan 1 stang ulir 0.015

c. Kontrol Froude :

b = 0.40 m

h2 = 0.56 m

A = b x h = 0.40 x 0.56 = 0.224 m² V = Q1 / A = 0.015 / 0.224 = 0.067 m/det

V 0.067

Fr = --- = --- = 0.029 < 0,5 ( Aman )

g x h2 9,81 x 0.56 (KP-02:58)

b = 0.40 m

h2 = 0.15 m

A = b x h = 0.40 x 0.15 = 0.060 m² V = Q1 / A = 0.015 / 0.060 = 0.250 m/det

V 0.250

Fr = --- = --- = 0.206 < 0,5 ( Aman )

g x h2 9,81 x 0.15 (KP-02:58)

Jika kontrol Froude tidak aman, maka kedalaman (h) harus ditambah dengan coba2 sampai nilai Froude aman

2. Hubungan Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1 - Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 : Elevasi muka air diudik = + 12.43 m

Elevasi muka air dihilir = + 12.33 m Elevasi dasar udik = + 11.77 m Elevasi ambang dibawah pintu = + 11.77 m

(sementara tinggi ambang diabaikan) a. Perhitungan Bukaan Pintu

Q = k µ a b √ 2 g h1 (KP-04: 34)

dimana :

Q1 = 1.12 m³/dt

k = faktor aliran tenggelam µ = koefisien debit a = tinggi bukaan pintu (m) b = lebar pintu (m)

g = percepatan gravitasi = 9,81 m / dt² h1 = kedalaman air didepan pintu = 0.56 m V = kecepatan datang = 1.03 m/dt

b. Tinggi energi di udik bangunan :

H1 = h1 + V1²/2g = 0.56 + 1.03^2/19,62 = 0.61 m h2 = elv. muka air hilir - elv. dasar ambang

= 12.33 - 11.77 = 0.56 m

a = 0.55 m

h1/a = 1.02 m ----> ß = 90 ^O

µ = 0.55

h2/a = 1.02 m ----> K = 0.80

Dari grafik 3.4 - KP. 04 hal. 37, didapat koef.debit untuk pintu tegak b dan  Dari grafik 3.3 KP - 04 didapat koefisien untuk debit tenggelam ( Standar Perencanaan irigasi KP-04 hal.36 )

Q b = ---

k µ a ? 2 g h1

b = --- = 1.39 m 0.80 x 0.55 x 0.55 x (2 x 9,81 x 0.56)^0,5 diambil = 1.40 m b = 1.40 m > b minimum (= 0,50 m)

b ditetapkan = 1.40 m (lebih kecil dari b maksimum =1,50 m ) Jadi lebar pintu dibuat 1 bukaan pintu a' 1.40 m karena b > 1,25 m, maka setiap pintu memerlukan 2 stang ulir

1.119

H1 = 0.61 h1 = 0.56 a = 0.10

h2 = 0.70 h3 = 0.56 Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1

Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 p = 0.00

m.a.u

m.a.h a = 0.55 m

b = --- = 1.39 m 0.80 x 0.55 x 0.55 x (2 x 9,81 x 0.56)^0,5 diambil = 1.40 m b = 1.40 m > b minimum (= 0,50 m)

b ditetapkan = 1.40 m (lebih kecil dari b maksimum =1,50 m ) Jadi lebar pintu dibuat 1 bukaan pintu a' 1.40 m

karena b > 1,25 m, maka setiap pintu memerlukan 2 stang ulir c. Kontrol Froude :

b = 1.40 m

h2 = 0.56 m

A = b x h = 1.40 x 0.56 = 0.784 m² V = Q1 / A = 1.119 / 0.784 = 1.427 m/det

V 1.427

Fr = --- = --- = 0.609 > 0,5 ( tidak aman )

g x h2 9,81 x 0.56 (KP-02:58)

b = 1.40 m

h2 = 0.70 m

A = b x h = 1.40 x 0.70 = 0.980 m² V = Q1 / A = 1.119 / 0.980 = 1.141 m/det

V 1.141

Fr = --- = --- = 0.436 < 0,5 ( Aman )

g x h2 9,81 x 0.70 (KP-02:58)

H1 = 0.61 h1 = 0.56 a = 0.10

h2 = 0.70 h3 = 0.56 Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1

Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 1.119

Jika kontrol Froude tidak aman, maka kedalaman (h) harus ditambah dengan coba2 sampai nilai Froude aman

p = 0.00 m.a.u

m.a.h

H1 = 0.61 h1 = 0.56 a = 0.10

h2 = 0.70 h3 = 0.56 Sal. Primer BMT.0 - BMT.Ka 1

Sal.Primer BMT.Ka1- BMT.Ka2 p = 0.00

m.a.u

m.a.h a = 0.55 m

Bangunan Pembawa

Pendahuluan

• Bangunan pembawa adalah Bangunan untuk membawa air dari satu ruas dari arah hulu ke arah hilir.

• Terdiri dari dua kelompok:

– Bangunan-bangunan dengan aliran subkritis – Bangunan-bangunan dengan aliran superkritis

Bangunan Pembawa

• Bangunan pembawa dengan aliran superkritis:

– Bangunan terjun – Got miring

• Bangunan pembawa dengan aliran subkritis:

– Gorong-gorong – Talang

– Sipon

– Jembatan sipon

– Flum: flum tumpu, flum elevasi

• Bangunan pembawa dengan aliran subkritis:

– Saluran tertutup – Terowongan

• Bangunan Lindung:

– Bangunan pembuang silang

– Pelimpah: saluran pelimpah, sipon pelimpah, pintu pelimpah otomatis

– Bangunan penguras

– Saluran pembuang samping

Bangunan Pembawa Subkritis

• Kecepatan aliran > kecepatan aliran ruas saluran hulu.

• Bilangan Froude < 0,5

• Untuk sipon, kecepatan maksimum = 2 m/det.

• Kehilangan energi:

– Gesekan – Peralihan

• Harga koef. Strickler: Batu (60), Baja (80),

Beton (70)

Standar Peralihan Saluran Standar Peralihan Saluran

Gorong-gorong

• Membawa aliran air melewati bawah jalan air maupun jalan lalu-lintas darat.

• Mempunyai potongan melintang lebih kecil dari luas basah hulu maupun hilir.

• Kecepatan aliran, untuk saluran pemberi = 1,5 m/dt; untuk saluran pembuang 3m/dt.

• Diameter minimum = 0,60 m

• Lapisan penutup minimum = 0,60 m

Gorong-gorong

Standar pipa beton

Gorong-gorong

Talang Flum

Sipon

Sipon

Bangunan Pembawa Superkritis

Bangunan Pembawa SuperKritis

Bangunan pembawa superkritis dapat berupa:

1. Bangunan terjun tegak 2. Bangunan terjun miring 3. Got miring

Bangunan Terjun Bagian Pengontrol

Bangunan Terjun Tegak

• Tinggi jatuh < 1,5 m

• Perencanaan hidrolis dipengaruhi oleh:

– H1: tinggi energi di muka ambang – H: perubahan tinggi energi

– Hd: tinggi energi pada kolam olak – q: debit per satuan lebar

– n: tinggi ambang ujung (end sill)

Bangunan Terjun Tegak

( H H ) H

₁

Z =  +

_d

−



67

1

.

1 H

H

_d



Z g v

_u

= 2 

u

u

q v

y = /

u u

u

v gy

Fr = /

Bangunan Terjun Tegak Bangunan Terjun Tegak

• Tinggi terjun = 1,2 m

• q = 2 m3/det

• Rencanakan dimensi bangunan terjun tegak!

Bangunan Terjun Miring

• Tinggi jatuh > 1,5 m

• Kemiringan < 1:2

Got Miring

SYSTEM PENGAIRAN

RONI FARFIAN, ST, MPSDA

BANGUNAN PELENGKAP

- BANGUNAN PERSILANGAN (ALIRAN SUB KRITIS) - BANGUNAN TERJUN (ALIRAN SUPER KRITIS)

Perencanaan Bangunan (Lanjutan)

Bangunan Persilangan

Jalur saluran irigasi mulai dari intake hingga bangunan sadap terakhir kadang-kadang harus berpotongan atau bersilangan dengan berbagai rintangan antara lain jalan, saluran/alur alamiah, sungai bahkan jurang.

Untuk itu diperlukan bangunan persilangan agar dapat menyeberangkan debit yang dialirkan oleh saluran dari sisi hulu ke sisi hilirnya.

Bangunan Siphon

Bangunan siphon merupakan salah satu bangunan persilangan yang dibangun untuk mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong oleh lembah dengan bentang panjang atau terpotong oleh sungai. Bangunan siphon berupa saluran tertutup yang dipasang mengikuti bentuk potongan melintang sungai atau lembah untuk menyeberangkan debit dari sisi hulu ke sisi hilir. Bangunan siphon (berupa saluran tertutup berpenampang lingkaran atau segi empat) dipasang dibawah dasar sungai, atau bisa juga dipasang di atas permukaan tanah jika melintasi lembah (cekungan).

Konstruksi siphon jika penampang melintang berupa segi empat biasanya dibuat dari beton bertulang (reinforced concrete), jika penampang melintang berupa lingkaran biasanya dibuat dari baja. Untuk mencegah adanya sedimentasi pada saat debit di dalam siphon mengecil, biasanya digunakan tipe pipa rangkap. Pada saat debit di dalam siphon mengecil, jalur satu ditutup, jalur lainnya dibuka sehingga kecepatan aliran didalam siphon tetap bisa mengangkut sediment ke hilirnya.

Konstruksi siphon harus dipilih pada lokasi yang panjang bentang sungainya minimum, agar biaya konstruksinya hemat, serta kehilangan energinya kecil.

Didalam perencanaan siphon ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, antara lain : (untuk kasus siphon melintasi dasar sungai)

1. Siphon harus mampu menahan gaya uplift pada saat kondisi airnya kosong.

• Kondisi yang paling berbahaya pada konstruksi siphon adalah pada saat siphon dalam keadaan kosong. Pada saat kondisi ini gaya uplift yaitu gaya yang disebabkan oleh tekanan hidrostatis dari bawah konstruksi siphon, menekan konstruksi siphon ke arah atas.

• Gaya ini cenderung mengangkat konstruksi siphon. Sedangkan untuk mengimbanginya diperlukan gaya penahan yang arahnya vertikal ke bawah yaitu gaya berat akibat berat sendiri konstruksi siphon dan gaya berat akibat berat lapisan penutup siphon

2. Siphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup di bawah dasar sungai.

• Pada kondisi ini konstruksi siphon harus aman terhadap bahaya gerusan tanah dasar sungai (degradasi) maupun bahaya gerusan lokal akibat dasar sungai yang terganggu.

• Jika konstruksi siphon berada terlalu dekat dengan permukaan dasar sungai, maka tanah penutup di atas siphon kemungkinan akan terkikis.

• Untuk itu konstruksi siphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup terhadap dasar sungai.

• Pada bagian dasar palung sungai, konstruksi siphon sebaiknya dalam posisi horisontal dan panjangnya ke arah tebing sungai harus cukup, karena tebing sungai keungkinan bisa juga terjadi erosi.

• Sedangkan pada bagian lereng sungai bisa dibuat miring. Lapisan penutup dasar sungai (di atas konstruksi siphon) sebaiknya berupa pasangan gabion (bronjong).

3. Untuk mengurangi kehilangan energi maka lokasi siphon diusahakan pada bentang sungai terpendek, serta memperkecil jumlah belokan pada konstruksi siphon.

Gambar 1. profil memanjang perlintasan sungai

- Kecepatan aliran di dalam siphon direncanakan 2 m/dt agar sediment di dalam siphon bisa terangkut keluar siphon.

- Maka luas penampang basah siphon adalah : A=Q v =2.88/ 2=1.44 m2 A=2.[(B.h)−4(0.5x0.25hx0.25h)]

A=2.(h²−0.125h²) 1.44 =1.75h² h =0.90m

- Kehilangan energi akibat gesekan dihitung dengan rumus : k².R^{4 / 3}

v².L

Hf= Dengan :

Hf V

=

=

kehilangan energi akibat gesekan (m).

kecepatan aliran, (v = 2 m/dt) L = panjang siphon, (L = 59.05 m) K = koefisien kekasaran Strickler (k = 70) R = jari-jari hidraulik (m)

- Luas penampang basah untuk tiap barrel A = 1.44 / 2 = 0.72 m² - Keliling basah P = (4 x 0.5h) + (4 x 0.354h)

= 2h + 1.41h

= 3.41h

= 3.41 x 0.90 = 3.07 m - Jari-jari hidraulik R =

=

= A/P 0.72 / 3.07 0.23 m

- Hf = 2²x59.05 = 0.34 m 70²x0.23^{4 / 3}

- Kehilangan energi akibat belokan :

Dengan : Hb V

Hb =kb v2 2g

=

=

kehilangan energi di bagian belokan (m) kecepatan aliran, (v = 2 m/dt)

Kb = koefisien akibat belokan

Kb = 0.04, untuk belokan 15º ( 1 kali belokan)

Hb

=

=

0.042, untuk belokan 16.5º (1 kali belokan) (0.040+0.042) . 2²/(2x9.81)

= 0.017 m

- Kehilangan energi akibat peralihan :

H=(v−va)²/ 2g

Dengan :Hmasuk = kehilangan energi di bagian inlet (m) V

Va

=

=

=

kecepatan aliran di dalam siphon, (v = 2 m/dt) kecepatan aliran di saluran, (v = 0.46 m/dt) koefisien akibat peralihan

masuk = 0.20

keluar = 0.40

Hmasuk=0.20(2−0.46) / 2g₂

Hmasuk =0.024m

Hkeluar=0.40(2−0.46) / 2g₂

Hkeluar=0.048m

- Kehilangan energi akibat saringan (trashrack) : v²

b 2.g s⁴

Hr =( )³. sin

Dengan : Hr = kehilangan energi akibat saringan (m) V = kecepatan aliran di siphon, (v = 2 m/dt)

 = koefisien berdasarkan bentuk profil batang jeruji saringan (φ = 1.8, untuk jeruji bulat) s = tebal batang jeruji saringan (s = 10 mm) b = jarak antar batang jeruji (b = 100 mm)

 = kemiringan batang jeruji terhadap horisontal (=75˚)

sin 75

0.01 ⁴0.46²

0.1 2.g

H r=1.8( )³.

Hr =0.016m

- Jadi total kehilangan energi adalah

Htotal = Hf + Hb +Hmasuk + Hkeluar +Hr

=  +  +  +  + 

= m.

- Sehingga muka air di bagian hulu siphon adalah : Elevasi muka air hilir + H total

= +14.36 + 0.445

= +14.81

Bangunan Talang

Talang dan Flum adalah saluram-saluran buatan yang dibuat dari pasangan, beton, baja atau kayu. Didalamnya air mengalir dengan permukaan bebas, dibuat melintas lembah, saluran pembuang, saluran irigasi, sungai, jalan atau rel kereta apiau sepanjang lereng bukit dan sebagainya.

Tinggi muka air pada talang. Rumus yang digunakan : Q = A x V

dimana :

Q = debit saluran, (m³/det)

V = kecepatan aliran, = k.R^2/3.I^1/2 (m/det) k = kekasaran strickler

R = jari-jari hidrolis = A/P. (m) A = luas penampang basah, (m2) P = keliling basah, (m)

Kehilangan Tinggi Energi pada Talang dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut:

➢ Untuk Bagian Masuk

2 g 0,2

(

V - V^{a i}

)

²

H Masuk = Masuk=

➢ Untuk Bagian Keluar H Keluar = Keluar=

2 g V - V

)

0,4

(

^{i a 2}

➢ Akibat Gesekan : Hf=

I =

Lr . I

(

Elev.1 - Elev. 2

)

L T

Kehilangan Energi Total = H Masuk + H Keluar + HGesekan

Bangunan Talang

Bangunan talang merupakan salah satu bangunan persilangan yang dibangun untuk mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong oleh lembah dengan bentang panjang atau terpotong oleh sungai.

Bangunan talang berupa saluran terbuka yang dipasang membentang dari tebing sisi hulu ke tebing sisi hilir.

untuk menyeberangkan debit.

Aliran di dalam talang harus dalam kondisi yang stabil (Fr < 0.7) atau dalam kondisi sub kritis Berikut ini contoh perhitungan hidraulik bangunan talang:

Data-data :

- Debit saluran (Qmaksimum) = - Kedalaman aliran di saluran = - Elevasi dasar saluran = - Elevasi muka air di saluran = - Panjang bentang talang L = - Koefisien Strickler k =

2.88 m3/dt

1.27 m (sebelum bangunan talang) +13.17 (sebelum bangunan talang) +14.44 (sebelum bangunan talang) 31 m

70

Kecepatan aliran v di dalam talang direncanakan 1.5 m/dt, sehingga luas penampang basah talang menjadi :

A =Q =2.88 =1.92.m² v 1.5

Lebar dasar talang menjadi : A = B x h

1.92 m² = B x 1.27, sehingga B = 1.51 m

Kemiringan dasar bangunan talang yang diperlukan bisa dihitung dengan rumus kecepatan aliran menurut Strickler :

v =k.R^{2 / 3}.i^{1 / 2}atau

²

k.R^{2 / 3}

 v i= Sedangkan :

P = B + 2 h

= 1.51 + (2 x 1.27)

= 4.05 m R = A/P

= 1.92 / 4.05

= 0.47 m

²

k.R^{2 / 3}

 v i=

70.(0.47)^{2 / 3}

²



 1.5 i= i = 0.0013

Bilangan Froude menjadi : v

g.h

Fr= =

9.81.(1.27)

1.5 = 0.42 < 0.70 →ok.

Kehilangan energi pada bagian peralihan antara saluran dan bagian talang dihitung dengan rumus :

Hmasuk =0.20(vtalang −vsaluran)²/2g

Hmasuk =0.20(1.5 −0.46)²/ 2g = 0.011 m

Elevasi muka air di talang bagian hulu = elevasi muka air di saluran– DH masuk

= +14.44 – 0.011 = 14.43

Elevasi dasar talang bagian hulu = elevasi muka air talang – kedalaman aliran = = +14.13 – 1.27 = +13.16 Sehingga :

Elevasi muka air di talang hilir = elevasi muka air talang hulu – (i x L) = +14.43 – (0.0013 x 31) = +14.38 Elevasi dasar talang bagian hilir = elevasi muka air talang hilir – kedalaman aliran = +14.38 – 1.27 = +13.11

Hkeluar=0.40(vtalang−vsaluran)²/ 2g

H keluar =0.40(1.5 −0.46)² / 2g = 0.022 m

Elevasi muka air di saluran hilir = elevasi muka air talang hilir – Hkeluar = +14.38 – 0.022 = +14.36 Elevasi dasar saluran hilir = elevasi muka air saluran hilir – kedalaman aliran = +14.36 – 1.27 = +13.09 Kehilangan energi total di talang manjadi :

H=ixL+ Hmasuk+ Hkeluar

= (0.0013 x 31) + 0.011 + 0.022 = 0.073 dibulatkan 0.08m

Bangunan Terjun

Bangunan terjun dibangun untuk mengatasi kemiringan medan yang terlalu curam, sementara kemiringan yang dibutuhkan oleh saluran tergolong landai. Bangunan

terjun biasanya dibangun pada daerah yang kondisi topografinya memiliki kelerengan yang curam.

Ada 4 bagian dari bangunan terjun yaitu :

- Bagian pengontrol, berada di hulu sebelum terjunan, berfungsi untuk mencegah penurunan muka air yang berlebihan.

- Bagian pembawa, berfungsi sebagai penghubung antara elevasi bagian atas dengan bagian bawah.

- Peredam energi, berfungsi untuk mengurangi energi yang dikandung oleh aliran sesudah mengalami terjunan sehingga tidak berpotensi merusak

konstruksi bangunan terjun.

- Perlindungan dasar bagian hilir, berfungsi untuk melindungi dasar dan dinding saluran dari gerusan air sesudah mengalami terjunan.

Bagian Pengontrol

Bagian ini terletak sebelah hulu (sebelum terjunan), dengan adanya bagian

pengontrol ini, maka penurunan muka air yang berlebihan bisa dicegah. Ada 2 alternatif mekanisme untuk mengendalikan muka air di bagian hulu, yaitu :

- Memperkecil luas penampang basah.

- Memasang ambang (sill) dengan permukaan hulu miring.

Untuk saluran yang kandungan sedimennya tinggi disarankan tidak memasang ambang (sill), karena akan mempercepat sedimentasi di saluran bagian hulu.

Bagian Pembawa

Bagian ini berupa terjunan dengan bentuk terjunan tegak (vertikal) atau terjunan miring. Jika beda tinggi (tinggi terjunan) lebih dari 1.5 m, maka bagian

pembawa berupa terjunan miring, jika beda tinggi (tinggi terjunan) kurang dari 1.5 m maka dipakai bangunan terjun tegak (vertikal).

Peredam Energi

Peredam energi berfungsi untuk mengurangi potensi kerusakan akibat energi yang terkandung dalam aliran, sehingga tidak merusak konstruksi bangunan

terjun. Tipe peredam energi yang akan dipilih tergantung dari bilangan Froude yang terjadi di dalam aliran.

Berikut ini tipe peredam energi berupa kolam olakan USBR : 1. Kolam Olak USBR Type I

2. Kolam Olak USBR Type II 3. Kolam Olak USBR Type III 4. Kolam Olak USBR Type IV

untuk bilangan Fr < 1.7 untuk bilangan Fr > 4.5 untuk 4.5 < Fr < 13 untuk 2.5 < Fr < 4.5

Perlindungan Dasar

Segera sesudah aliran mengalami terjunan, kecepatan aliran tergolong masih tinggi meskipun sudah dipasang bangunan peredam energi, sehingga masih

diperlukan perlindungan dasar saluran yang biasanya berupa pasangan bronjong (gabion) untuk menghindari gerusan pada dasar saluran atau pada dinding saluran.

Bangunan Terjun Terjun Tegak

a. Bagian Pengontrol Segi Empat

Lebar bagian pengonrol (B) segi empat ditentukan dengan menggunakan kriteria, bahwa pada 70 % dari debit rencana saluran tidak diperkenankan terjadi penurunan air.

Q70 % = 70 % x Q100

Y70 % didapat dari Kurva saluran Q Vs h A70 % = b . y70 % + m . y70 %2

V70 %= A70 %

Q70 %

H70 % = y70 %+ 2 g V_{70 %}²

 Cd = 0.93 + 0.10

 L

H70 %

Q70 % = Cd . 2 _. 2 . g . B . H70 %1,5

3 3

dimana

H70 % = Kedalaman Energi ( m ) g = Percepatan Gravitasi = 9,81 m²/dt Cd = Koefisien debit

b. Ruang Olak

q =

Yu =

Fru = g Y_u Hd 1,67 H1

z = ( H + Hd ) –H1 Vu = 2 gz

Q B q V_u Vu

Dari grafik didapat Yz_d , maka dapat didapat Yd

Lp

Dari grafik didapatz, maka dapat didapat Lp Lj= 5 ( n + Y2)

L = Lp + Lj

q yi yd LI L2 L3 t1 t2 t3

m2/s m m m m m m m m

0.05 0.44 0.57 1.000.884.15 0.67 0.32 0.47 0.75 0.58 0.70 1.00 1.164.99 0.72 0.32 0.52 1.000.70 0.82 1.00 1.405.67 0.77 0.31 0.57 1.250.81 0.92 1.00 1.636.23 0.81 0.30 0.61 1.500.92 1.00 1.00 1.846.66 0.84 0.30 0.64 1.75 1.02 1.08 1.002.04 7.06 0.87 0.30 0.67 2.00 1.11 1.16 1.002.23 7.41 0.90 0.30 0.70 2.25 1.20 1.23 1.002.41 7.73 0.93 0.30 0.73 2.50 1.29 1.29 1.002.58 8.03 0.96 0.30 0.76 2.75 1.38 1.38 1.002.75 8.33 0.99 0.30 0.78 3.00 1.46 1.43 1.002.92 8.66 1.030.30 0.81 3.25 1.54 1.49 1.003.08 8.93 1.060.30 0.83 3.50 1.62 1.55 1.003.23 9.19 1.090.30 0.86

catatan

0.50 0.44 0.61 1.500.884.63 0.30 0.48 0.48 0.75 0.58 0.76 1.50 1.165.64 0.86 0.48 0.54 1.000.70 0.89 1.50 1.406.46 0.90 0.48 0.60 1.250.81 1.00 1.50 1.637.17 0.95 0.48 0.64 1.500.92 1.10 1.50 1.847.78 0.98 0.47 0.68 1.75 1.02 1.20 1.502.04 8.33 1.020.46 0.72 2.00 1.11 1.28 1.502.23 8.79 1.050.45 0.75 2.25 1.20 1.36 1.502.41 9.23 1.080.45 0.78 2.50 1.29 1.43 1.502.58 9.63 1.110.44 0.81 2.75 1.38 1.50 1.502.75 9.99 1.130.43 0.84 3.00 1.46 1.57 1.502.92 10.32 1.160.42 0.87 3.25 1.54 1.63 1.503.08 10.64 1.190.41 0.89 3.50 1.62 1.70 1.503.23 10.93 1.210.41 0.92

valid for 0,50m /s < q < 3,50 m /s² rip rap

0.50 0.44 0.69 3.00 0.88 5.49 1.140.91 0.52 0.75 0.58 0.86 3.00 1.166.74 1.220.93 0.59 1.000.70 1.013.00 1.407.79 1.270.94 0.64 1.250.81 1.143.00 1.638.71 1.330.95 0.70 1.500.92 1.263.00 1.849.53 1.370.96 0.74 1.75 1.02 1.373.00 2.04 10.28 1.420.96 0.79 2.00 1.11 1.473.00 2.23 10.95 1.450.96 0.83 2.25 1.20 1.573.00 2.41 11.59 1.490.96 0.87 2.50 1.29 1.663.00 2.58 12.19 1.520.96 0.91 2.75 1.38 1.753.00 2.75 12.75 1.560.96 0.94 3.00 1.46 1.833.00 2.92 13.29 1.590.96 0.97 3.25 1.54 1.923.00 3.08 13.79 1.620.95 1.01 3.50 1.62 1.99