LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA
MATERI
DIMENSI DAN DEBIT ALIRAN TERBUKA Disusun oleh:
NAMA : ALODIA HIRA KLORINDA BR GINTING NIM : 225100200111032
KELOMPOK : BE2
HARI, TANGGAL : KAMIS, 5 OKTOBER 2023 ASISTEN :
ADAM SETIA HALIM PUTRI FADHILA RAHMAN MUHAMMAD RAFIF AHNAN SYAFIRA AYU MUSTIKA JIHAN SHAFA SALSABILA F. M. NAOKO EKA PRAMESTI MUHAMMAD IHSAN ADITIA PUTRA WARDANI
MUHAMMAD RAFI GABY SABRINA PUTRI MUGHNI
LABORATORIUM TEKNIK SUMBERDAYA ALAM DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG
2023
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam ilmu Hidraulika, saluran air terbagi menjadi dua, yaitu saluran air terbuka dansaluran air tertutup. Aliran pada saluran terbuka merupakan aliran yang mempunyai permukaan yang bebas. Permukaan yang bebas itu merupakan pertemuan dua fluida dengan kerapatan ρ (density) yang berbeda. Biasanya pada saluran terbuka dua fluida itu adalah udara dan air yang mana kerapatan udara jauh lebih kecil daripada kerapatan air.
Gerakan air pada saluran terbuka berdasarkan efek dari gravitasi bumi dan distribusi tekanan di dalam air umumnya bersifat hidrostatis (Nurjanah, 2014).
Aliran terbuka banyak dijumpai pada saluran-saluran terbuka seperti sungai kemudian juga pada sistem drainase pada pinggir jalan kemudian saluran irigasi pada pertanian.
Faktor yang dapat mempengaruhi aliran terbuka yaitu diantaranya ada kekasaran kemudian kemiringan pada bagian dasar, lintang saluran kemudian dan lain sebagainya.
Banyak jenis aliran yang ada pada bumi ini banyak yang bertipe aliran terbuka. Sungai merupakan salah satu contoh saluran terbuka yang terbentuk secara alamiah di atas permukaan bumi, tidak hanya menampung air tetapi juga mengalirkannya dari bagian hulu ke bagian hilir (Junaidi, 2014)
Saluran aliran air yang terbuka tersebut terbagi menjadi tiga jenis yaitu aliran subkritis, kritis, dan super kritis. Aliran dapat diklasifikasikan sebagai aliran kritis jika F bernilai sama dengan 1 (F = 1). Aliran disebut subkritis atau kadang-kadang dinamakan aliran tenang (trianguil flow) apabila F kurang dari 1 (F < 1). Aliran superkritis atau aliran cepat (rapid flow) jika Bilangan Froude lebih dari 1 (F > 1) (Albas dan Permana, 2016).
1.2 Tujuan Praktikum
a. Mahasiswa mampu menghitung besarnya koefisien manning
b. Mahasiswa mampu menentukan kedalaman dan jumlah aliran pada berbagai debit aliran dan berbagai kemiringan saluran
c. Mahasiswa mampu menentukan dimensi/penampang lintang terbaik /termurah pada berbagai debit aliran untuk saluran segi empat dan saluran trapezoidal d. Mahasiswa mampu mengetahui besarnya debit pada suatu ambang tajam segitiga
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Aliran Terbuka
Saluran aliran terbuka ialah saluran yang mana air di dalamnya mengalir dengan atmosfer yang terbuka. Saluran air yang terbuka sangat penting dalam pengukuran laju serta kedalaman air. Saluran air yang terbuka memiliki perilaku hidrolik yang bergantung dengan kondisi lingkungannya, seperti struktur saluran dan kondisi aliran. Oleh karena itu, saluran aliran terbuka terbagi menjadi tiga jenis yaitu aliran kritis, aliran superkritis dan aliran subkritis (Shahari et al., 2021).
Selain itu terdapat beberapa faktor dinamika aliran di saluran terbuka dan interaksinya dengan fitur cross-sectional. seperti ada yang dengan spesifik membahas efek vegetasi pada struktur aliran yang mencirikan proses evolusi aliran di saluran bervegetasi. Selain itu juga ada yang berfokus pada bagaimana memprediksi debit aliran masuk saluran terbuka dengan bentuk penampang yang berbeda. Aliran terbuka ini sangat berpengaruh dan sering digunakan untuk pengembangan pada struktur hidrolik (Meftah, 2023).
2.2 Perbedaan Aliran Terbuka dengan Aliran Tertutup
Aliran terbuka merupakan aliran air yang mengalir pada permukaan yang bebas dan tidak ada pada suatu penampang tertentu. Aliran ini mengalirkan fluida dlam bentuk gas maupun cairan. Pada aliran terbuka, tekanan atmosfer bernilai sama dengan tekanan dari fluida sehingga jika nilai tekanan atmosfer lebih besar atau lebih kecil, aliran ini tidak dapat dikatan sebagai aliran terbuka. Analisa aliran terbuka sangat kompleks dari segi mekanika aliran karena pada aliran ini mekanika lebih sulit dikembangkan dibanding dengan aliran tertutup. hal ini disebabkan karena pada saluran terbuka, misalnya sungai (saluran alam), parameter aliran baik terhadap ruang dan waktu di sepanjang saluran adalah tidak teratur.
Pada Aliran terbuka juga sudah banyak terdapat rumus rumus yang digunakan untuk menghitung sebuah aliran dan memberikan keuntungan untuk memudahkan perhitungan.
(Nurjanah, 2014).
Aliran tertutup atau sering yang sering dikatakan sebagai saluran pipa merupakan saluran yang tidak memiliki penampang bebas dan harus mengisi seluruh saluran atau penampang. Pada aliran tertutup ini jenis fluida yang dialirkan dapat berupa gas ataupun cair dengan syarat bahwa tekanan atmosfer tidak boleh sama, atau tekanan satmosfer harus lebih besar atau lebih kecil dari tekanan fluida. Aliran tertutup ini tidak dipengaruhi udara sehingga dapat digunakan di tempat yang lebih sulit dijangkau. Aliran tertutup tidak menyisakan udara atau rongga pada penampangnya, sehingga jika ditemukan rongga pada penampang, maka aliran tersebut tidak dapat dikatakan sebagai aliran tertutup (Akbar et al., 2021).
2.3 Penjelasan Rumus Menghitung Kecepatan dan Debit Aliran pada Saluran Terbuka Berdasarkan keseimbangan komponen gaya berat dan tahanan geser, diturunkan beberapa rumus yakni salah satunya adalah rumus kecepatan aliran terbuka V =(1
𝑛× 𝑅23× 𝑠12)
= Kecepatan aliran (𝑚
𝑑𝑡), n = nilai koefisien manning, R = radius hidraulik = 𝐴
𝑃 (m), A = Luas Penampang (𝑚2) s = 𝑘𝑒𝑚𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛
𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 (%), P = keliling penampang saluran (m) dimana zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser (tahanan) pada dinding saluran. Tahanan ini diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran (Munawaroh, 2019).
Debit aliran terbuka dipengaruhi oleh luas penampang dan kecepatan aliran. Dimana debit aliran dinotasikan dengan Q dengan satuan meter kubik per detik (𝒎𝟑
𝑑𝑡).). Untuk mencari nilai debit air hanya perlu mengalikan luas penampang dan kecepatan aliran. Q=𝑨 × v× Q = Debit aliran (𝒎𝟑
𝑑𝑡). A = luas Penampang (𝑚2), v = kecepatan aliran (𝑚
𝑑𝑡), dari hasil perhitungan dapat dilihat hubungannya bahwa jika luas penampang kecil maka kecepatan aliran bertambah dan sebaliknya yaitu jika luas penampang besar maka kecepatan aliran berkurang (Prismayuda dkk, 2020).
2.4 Pengertian Aliran Subkritis, Kritis, dan Superkritis
Aliran yang dimana bilangan satu lebih besar dari bilangan froude atau dapat disimbolkan sebagai Fr < 1 merupakan pengertian dari aliran subkritis. Pada aliran subkritis untuk aliran subkritis kedalaman biasanya lebih besar dan kecepatan aliran rendah.
Kecepatan aliran subkritis ini memiliki nilai lebih kecil disbanding nilai kecepatan aliran kritis (Munawaroh, 2019).
Aliran Kritis merupakan aliran yang memiliki bilangan froude sama dengan 1 (Fr = 1).
Aliran kritis ini terjadi akibat adanya gangguan permukaan dan perubahan kedalaman gelombang gravitasi. Pada aliran kritis, kecepatan aliran sama dengan kecepatan gelombang gravitasi dengan amplitude yang kecil. Misal, akibat riak yang terjadi karena batu yang dilempar kedalam sungai tidak akan bergarak menyebar melawan arah arus (Daud et al., 2018).
Aliran super kritis adalah aliran cepat (rapid flow) dan aliran mengeram (shooting flow) yaitu jika bilangan froude lebih dari 1 (F > 1). Pada aliran ini, fasa gas dan cair sudah tidak dapat ditentukan secara jelas. Ke dalam aliran ini relatif lebih kecil dan juga kecepatan alirannya relatif tinggi disbanding aliran-aliran yang lainnya. Segala riak yang timbul dari suatu gangguan adalah mengikuti arah arus aliran (Albas dan Permana, 2016).
2.5 Aplikasi Aliran Terbuka pada Bidang Teknik Pertanian dan Biosistem
Jaringan irigasi terdiri dari saluran dan bangunan yang tujuannya adalah distribusi Distribusi, penggunaan dan pembuangan air irigasi yang efisien. Efisiensi saluran pembawa air mengukur keberhasilan pengelolaan jaringan irigasi. Di hilir bendungan terdapat saluran pembawa air yang melintasi sungai bersamanya diperlukan pembangunan sifon untuk secara efisien dan efektif membuang air dari sawah memenuhi kebutuhan penyiraman yang diinginkan keras. Memahami aliran fluida pada saluran terbuka dengan tahanan geometrik berbagai jenis memberikan kontribusi penting. Hasil penelitian ini bisa diterapkan meningkatkan efisiensi dan keamanan saluran terbuka di banyak aplikasi, misal sistem drainase perkotaan, irigasi pertanian dan pengolahan air limbah (Harahap dan Hermanto, 2018).
Untuk mengetahui, menganalisis dan meningkatkan usaha produksi sektor pertanian, khusunya produksi tanaman pangan, keburuhan irigasi sangat diperlukan guna menghemat dan menjaga dari kekeringan pada musim kemarau. Untuk itu dalam menganalisa penerapan saluran irigasi ini perlu pembatasan masalah seperti analisa hidrolika, menghitung debit air dengan menggunakan hasil pengukuran kecepatan aliran di lapangan.
Selain itu mengidentifikasi saluran tahan erosi dengan menggunakan perhitungan memakai debit yang terjadi sekarang dengan kebutuhan air yang direncanakan (Herliyani et al., 2013).
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Praktikum dengan materi dimensi dan debit saluran terbuka dilaksanakan pada hari selasa tanggal Kamis, 5 Oktober 2023. Dimulai pada pukul 07:30 – 09:10 . Praktikum dilaksanakan di luar UB, lebih tepatnya di DAS Sengkaling. Praktikum dimulai dengan pengukuran panjang bagian permukaan, bagian basah, kemiringan, dan bagian tengah saluran trapezoid. Kemudian dibagi tiga segmen. Selanjutnya, dilakukan pengukuran kecepatan aliran dan kedalaman saluran dengan menggunakan current meter.
3.2 Fungsi Alat, Bahan dan Gambar
No Alat dan Bahan Gambar Fungsi
1 Roll meter
Gambar 3.1 Roll Meter Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2023
Sebagai
pengukur dim b ensi saluran
2 Current meter
Gambar 3.2 Current Meter Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2023
Sebagai pengukur
kecepatan aliran
3 Tiang pancang
Gambar 3.3 Tiang Pancang Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2023
Sebagai pembatas segmen
4 Safety boots
Gambar 3.4 Safety boots Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2023
Sebagai pelindung kaki dari benda berbahaya di dalam saluran
5 Air dan Saluran Trapezoidal
Gambar 3.5 Air dan saluran trapezoidal
Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2023
Sebagai bahan perlakuan
3.3 Cara Kerja
3.3.1 Dimensi Saluran Terbuka
Siapkan alat dan bahan
↓
Mengukur dimensi saluran
(lebar atas, lebar basah, lebar permukaan dasar, kemiringan)
↓
Membagi saluran menjadi 3 segmen dengan tiang pancang
↓
Mengukur kedalaman saluran menggunakan current meter
Ukur kecepatan saluran air dengan current meter sebanyak 3 kali (dasar, tengah dan permukaan aliran) pada setiap segmen dengan
arah panah pada current meter searah dengan arah aliran air
↓
Tunggu hingga angka pada display stabil
↓ Catat hasil
a. Posisikan tubuh di belakang current meter supaya tidak menghambat aliran yang hendak masuk ke baling-baling.
b. Celupkan current meter dengan dengan memperhatikan tanda panah pada sisi samping baling-baling dan diarah -kan sesuai dengan arah alirannya.
c. Tunggu beberapa saat hingga angka pada display stabil atau dapat juga dilihat nilainya pada tampilan “average”.
d. Pastikan baling-baling tidak tersangkut pasir, batu kerikil, sampah, dll. Apabila cuaca hujan, alat tersebut perlu dilindungi dengan payung.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Praktikum
Lebar permukaan bangunan = 7,06 meter Panjang permukaan saluran (a) = 4,9 meter
Panjang dasar saluran = 4,5 meter
Panjang permukaan segmen 1 dan 3 (x) = 1,63 meter Panjang dasar segmen 1 dan 3 = 1,503 meter Panjang sisi miring saluran (z) = 2 meter Panjang sisi miring saluran basah (z air) = 0,3 meter
Slope (s) = 0,04 meter
Kedalaman air (y) = 0,5 meter
Tabel Data Hasil Praktikum
Pengukuran Segmen 1 Segmen 2 Segmen 3
Luas Penampang (m2) 0,78325 m2 0,747 m2 0,78325 m2
V permukaan (m/s) 0,5 m/s 0,8 m/s 0,5 m/s
V lengah (m/s) 0,4 m/s 0,7 m/s 0,4 m/s
V dasar (m/s) 0,3 m/s 0,4 m/s 0,3 m/s
V rata-rata 0,4 m/s 0,6333 m/s 0,4 m/s
Debit aliran (m3/s) 0,3113 m3/s 0,4731 m3/s 0,3113 m3/s
4.1.1 Luas Penampang
• Segmen 1
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑠𝑖𝑢𝑚 = ((1,63 + 1,503) × (0,5))/2 − 1,5665/2 = 0,78325 𝑚^2
• Segmen 2
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑒𝑔𝑖 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 = (4,5 − 2 × 1,503) × 0,5 = 0,747 𝑚^2
• Segmen 3
𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑝𝑒𝑠𝑖𝑢𝑚 = ((1,63 + 1,503) × (0,5))/2 − 1,5665/2 = 0,78325 𝑚^2 4.1.2 V Rata-rata
• Segmen 1
𝑉 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = (𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3)/3 = (0,3 + 0,4 + 0,5)/3 = 1,3/3 = 0,4 𝑚/𝑠
• Segmen 2
𝑉 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = (𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3)/3 = (0,4 + 0,7 + 0,8)/3 = 1,9/3 = 0,6333 𝑚/𝑠
• Segmen 3
𝑉 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = (𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3)/3 = (0,3 + 0,4 + 0,5)/3 = 1,3/3 = 0,4 𝑚/𝑠 4.1.3 Debit Aliran
• Segmen 1
𝑄 = 𝐴 × 𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 0,78325 𝑚^2 × 0,4 𝑚/𝑠 = 0,3113 𝑚^3/𝑠
• Segmen 2
𝑄 = 𝐴 × 𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 0,78325 𝑚^2 × 0,6333 𝑚/𝑠 = 0,4731 𝑚^3/𝑠
• Segmen 3
𝑄 = 𝐴 × 𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 = 0,78325 𝑚^2 × 0,4 𝑚/𝑠 = 0,3113 𝑚^3/𝑠
4.2 Data Hasil Perhitungan 4.2.1 Koefisien Manning (n)
• 𝐴 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3 = 0,78325 + 0,747 + 0,78325 = 2,3135
• 𝑄 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 = 0,3133 + 0,4731 + 0,3133 = 1,0997
• 𝑅 =𝐴𝑃=2,31535,1 = 0,4540
• 𝑛 =𝑄𝐴× 𝑅23× 𝑆12=2,31351,0997× (0,4540)23× (0,04)12= 0,0536
• 𝑃 = 2 × 𝑧 + 𝑏 = 2 × 0,3 + 4,5 = 5,1
4.2.2 Desain E-Minimal saluran Drainase Penampang Trapezoidal
• 𝑦𝑐 = √(
𝑄 𝑏)2
𝑔
3
= √(
1,0997 4,5 )2 9,81
3
= 0,1825 𝑦 = 0,5
Maka y > yc
Sehingga aliran bersifat subkritis
• 𝑦 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑘𝑠𝑖 = 𝑦𝑘 = 𝑦𝑐 + 0,1 × 𝑦𝑐 = (0,1825) + (0,1 × 0,1825) = 0,20075
• 𝑚 = 𝑦
√3=0,5
√3= 0,2887
• 𝑏′= 𝑎 + 𝑏 = 4,9 + 4,5 = 9,4
• 𝐴𝑐 = √𝑄2×𝑏′
𝑔
3 = √(1,0997)2×9,4
9,81
3 = 1,05035
• 𝑉𝑐 = √𝑔×𝐴𝑐𝑏′ = √9,81×1,05035
9,4 = 1,0249
• 𝐸 𝑚𝑖𝑛 = 𝑦𝑐 + 𝑉𝑐2
2×𝑔 = 0,1825 +(1,0249)2
2×9,81 = 0,2360
4.2.3 Desain Saluran Drainase KECIL Penampang Segi Empat
• 𝑛 =2𝑦𝑄2× (12𝑦)
2
3× (𝑠)12 0,0536 = 2𝑦2
1,0997× (1
2𝑦)23× (0,04)12 2𝑦2× (1
2𝑦)
2
3=0,0536×1,0997 0,2
2𝑦2× (1
2𝑦)
2
3= 0,2947 𝑦 = 0,5799
• 𝑏 = 2 × 𝑦 = 2 × 0,5799 = 1,1598
• 𝐴 = 𝑏𝑦 = 2 × 𝑦2= 0,6725
• 𝑦𝑐 = √(
𝑄 𝑏)2
𝑔
3
= √(
1,0997 2,08244)2
9,81
3
= 0,3502 Maka, y > yc
Sehingga aliran bersifat subkritis
• 𝑦 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑘𝑠𝑖 = 𝑦𝑘 = 𝑦𝑐 + 0,1 × 𝑦𝑐 = (0,3052) + (0,1 × 0,3052) = 0,33572
4.3 Analisis Prosedur
4.3.1 Dimensi Saluran Terbuka
Dalam mengukur dimensi saluran terbuka, langkah pertama yang harus dilakukan adalah dengan menyiapkan alat dan bahan, lalu kemudian mulai mengukur dimensi saluran air, mulai dari lebar atas,lebar basah, lebar permukaan dan kemiringan menggunakan roll meter. Selanjutnya adalah membagi saluran yang mau diukur menjadi 3 segmen dengan bantuan tiang panjang yang ditancapkan kedasar permukaan saluran.
Setelah itu dilanjutkan dengan mengukur kedalaman saluran air dengan menggunakan bantuan current meter. Dalam menggunakan current meter terdapat perlakuan khusus yang harus dilakukan praktikan untuk mendapatkan hasil yang baik. Pertama,ketika menggunakan current meter pastikan panah yang terdapat dibawah alat searah dengan
arus aliran saluran. Kedua, pastikan bali-baling hitam yang terdapat dibawah alat, sempurna tenggelam didalam fluida cairan. Ketiga, praktikan tidak boleh berada diposisi/berdiri menghalagi arus yang membuat arus menuju currenr meter menjadi tidak akurat. Keempat, pastikan baling-baling tidak tersangkut pasir, batu kerikil,sampah, dll.
Apabila cuaca hujan, alat tersebut perlu dilindungi dengan payung. Terakhir catat hasil current meter apabila display di alat tersebut sudah stabil. Kemudian setelah mengukur kedalaman dilanjutkan dengan mengukur kecepatan saluran sebanyak 3 kali yaitu di dasar,tengah dan permukaan aliran. Tunggu hingga angka didisplay stabil dan catat hasil pengamatan.
4.4. Analisis Data Hasil Praktikum
4.4.1 Pembahasan Saluran Trapezoidal dengan Nilai E-Minimal dan Saluran Segi E,pat dengan Desain Ekonomis berdasarkan Data Hasil Praktikum (Analisis dengan melakukan perbandingan antara desain saluran yang diperoleh dengan desain asli yang digunakan)
Saluran trapezoidal dengan nilai E minimal merupakan saluran yang memiliki bentuk trapesium. Saluran trapezoidal ini dapat memberikan tampungan pada aliran untuk perairan. Air yang mengalir tersebut memiliki angka fluktuasi yang kecil. Saluran berbentuk trapesium adalah bentuk saluran yang sering digunakan, karena pembuatannya yang cukup mudah, efisien, dan efektif. Saluran trapesium juga berfungsi untuk menampung air hujan dengan debit yang besar (Samudra, 2021).
Saat menghitung menurut penampang terbaik, perlu dimulai dengan dimensi saluran trapesium dan persegi panjang. Perhitungan dimensi saluran meliputi panjang alas saluran, panjang permukaan saluran, panjang permukaan ruas 1 dan 3, panjang sisi miring saluran, panjang kemiringan saluran dan kedalaman saluran. Pada dimensi struktur saluran irigasi, membahas tentang perancangan saluran trapesium menggunakan persamaan kontinuitas dan energi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai minimum e (koefisien kekasaran) untuk palung trapesium adalah antara 0,015 dan 0,025 (Nurmila et al., 2018).
Penampang saluran trapesium dianggap ekonomis ketika lebarnya cukup untuk aliran air tertentu dan luas penampang salurannya adalah R terkecil dan maksimum atau nilai P terkecil. Di sisi lain, saluran vertikal persegi panjang umumnya dihindari karena membutuhkan konstruksi yang lebih kuat dan lebih mahal daripada saluran trapesium.
Sebagai alternatif, desain saluran berbentuk persegi panjang lebih disukai karena memiliki dua keunggulan yaitu nilai estetika yang baik dan cocok digunakan pada lahan yang terbatas. Distribusi kecepatan aliran pada penampang saluran trapezium dan penampang saluran segi empat menunjukkan nilai kecepatan aliran yang besar berada pada bagian tengah saluran dan menurun jika mendekati tepi saluran. Hal ini sejalan dengan data yang didapatkan melalui pengamatan, dimana kecepatan dan debit aliran pada segmen 2 (tengah) memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan segmen 1 dan segmen (Haris et al., 2016)
4.4.2 Analisis Data Hasil Perhitungan
Pada perhitungan luas penampang trapesium menggunakan rumus dari panjang permukaan segmen 1 atau 3 + panjang dasar segmen 1 atau 3 dikali dengan kedalaman dan dibagi dengan 2. Melalui rumus tersebut, segmen 1 memperoleh hasil adalah 0,843 m2. Selain itu, pada segmen dua menggunakan luas persegi panjang dengan rumus (b-2 panjang dasar segmen 1 atau 3) x kedalaman sehingga memperoleh hasil 0,747 m2. Pada, segmen 3 memperoleh persamaan yang sam adengan segemen 1 dan hasilnya adalah 0,78325 m2. Pada perhitungan V rata-rata menggunakan rumus dari total dari V1+V2+V3 dibagi dengan 3. Pada segmen 1 dan 3 diperoleh nilai 0,4 m/s, sedangkan pada segmen 2
menghasilkan nilai sebesar 0,6333 m/s. Pada perhitungan debit menggunakan rumus dari Q = A x Vrata-rata. Pada segmen 1 dan 3 menghasilkan nilai 0,3113 m3/s. Sedangkan pada debit yang kedua adalah sebesar 0,4731 m3/s (Muhammad Syarif, 2022)
Dalam praktikum ini dilakukan berbagai macam perhitungan dari data yang didapatkan. A total diperoleh nilai sebesar 2,3135 m2, kemudian Q total sebesar 1,0997.
Perhitungan pertama dilakukan untuk mengetahui koefisien Manning dengan menggunakan rumus 𝑛 = =𝐴
𝑄× 𝑅23× 𝑆12. Dari perhitungan tersebut didapatkan hasil dari
2,3135
1,0997× (0,4540)23× (0,04)12= 0,0536 . Koefisien manning sebesar 0, 0536 dengan keliling basah 5,1 (Sanusi dan Pratiwi, 2019).
Lalu dilakukan juga perhitungan terhadap desain E minimal saluran drainase penampang trapezoidal. Pertama-tama mencari nailai dari Q. dilakukan perhitungan dengan memasukkan nilai kedalam rumus dan memperoleh nilai Q sebesar 1,0997, Kemancari nilai m dengan menggunakan rumus 𝑌
√3 dan melakukan perhitungan serta memperoleh nilai sebesar 0,2886. Untuk nilai AC mendapatkan nilai sebesar 1,05035. Dan untuk b’ mendapatkan nilai setelah dilakukannya perhitungan yaitu sebesar 94 dan nilai Vc sebesar 1,0249 dan nilai Emin sebesar 0,2360 yang diperoleh setelah dilakukannya perhitungan (Alex Binilang, 2014).
Selanjutnyan mencari nilai desain saluran drainase kecil penampang segi empat.
Dimulai dengan mencari nilai dari R sesuai dengan rumus yang tertera pada dhp,setelah memasukkan nilai pada rumus maka dilanjutkan dengan melakukan perhitungan, setelah dilakukan perhitungan maka diperoleh nilai dari R sebesar 0,225. Selanjutnya mencari nilai b dengan rumus 2Y sehingga mandapatkan nilai b sebesar 1,1598. Selanjutnya melakukan perhitungan untuk mencari nilai A dengan menggunakan rumus 2 × 𝑦2 dan dilakukan perhitungan dan diperoleh nilai dari A sebesar 0,6725 dan mancari nilai dai n.
setelah melakukan perhitungan maka mandapatkan nilai dari n yaitu sebesar 0,0536 dan dan untuk Y sebesar 0,5799 Kemudian nilai Y lebih besar dari Yc. Dan untuk nilai dari Y konstruksi : Yk sebesar 0,33572.
4.4.3 Analisis Data Hasil Praktikum
Pada praktikum dimensi saluran terbuka ini diperoleh beberapa hasil praktikum. Hail praktikum ini di dapat dari data sekunder. Metode pengumpulan data secara sekunder ialah metode yang digunakan untuk mendapatkan datadata dari sumber-sumber lain. Nilai dari data sekunder adalah lebar basah permukaan (a) dengan nilai 4,9 meter. Kemudian terdapat nilai lebar dasar (b) dengan nilai 4,5 meter. Nilai dari data yang ketiga adalah lebar permukaan segmen 1 dan 3 dengan besaran 1,503 meter. Nilai dari data lebar alas segmen 1 dan 3 (x) yaitu 1,63 meter. Nilai dari data yang kelima adalah lebar sisi miring saluran yang disimbolkan dengan huruf z dengan besaran 2 meter. Nilai dari slope atau kemiringan (s) adalah 0,04 meter. Selanjutnya terdapat nilai dari kedalaman (y) dengan nilai 0,5 meter.
Selanjutnya adalah melakukan pengukuran dan dapat diperoleh data yaitu luas penampang, kecepatan (V) pada permukaan, kecepatan (V) pada tengah, kecepatan (V) pada dasar, kecepatan (V) rata-rata, dan debit aliran. Masing - masing perlakuan ini dilakukan pada 3 segmen. Pengukuran luas penampang yang memperoleh nilai dari segmen pertama dan ketiga sebesar 0,78325 m2, dan pada segmen kedua adalah sebesar 0,747 m2. Pengukuran kecepatan pada permukaan memperoleh nilai dari segmen pertama dan ketiga sebesar 0,5 m/s, dan pada segmen yang kedua adalah sebesar 0,8 m/s. Pengukuran kecepatan pada tengah memperoleh nilai dari segmen pertama dan ketiga yaitu sebesar 0,4 m/s. Pada segmen yang kedua adalah sebesar 0,7 m/s.
Pengukuran kecepatan pada dasar memperoleh nilai dari segmen pertama da ketiga yaitu sebesar 0,3 m/s, pada segmen yang kedua adalah sebesar 0,4 m/s. Pada pengukuran kecepatan pada rata-rata yang menggunakan satuan m/s ini diperoleh nilai dari segmen
pertama dan ketiga sbesar 0,4 m/s. Pada segmen yang kedua adalah sebesar 0,667 . Selanjutnya dilakukan pengukuran debit air dengan satuan m3 /s. Pengukuran dari segmen pertama memiliki hasil 0,3113 . Pada segmen kedua memperoleh nilai sebesar 0,4731 dan pada segmen ketiga diperoleh nilai debit air sebesar 0,3113. Debit air rata rata keseluruhan memperoleh hasil 1,0097. Secara teori, debit dalam suatu aliran dalam saluran irigasi ditentukan oleh kecepatan aliran dan luas penampang saluran. Apabila luas penampang saluran kecil, maka kecepatan aliran akan bertambah. Sebaliknya, jika luas penampang saluran besar, maka kecepatan aliran akan berkurang.
4.5 Desain Saluran Terbuka
4.5.1 Saluran Trapezoidal Aktual
4.5.2 Saluran Segi Empat Perencanaan
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Pada praktikum dimensi pada saluran terbuka ini memiliki tujuan yaitu mahasiswa mampu menghitung besarnya koefisien manning. Selain itu, diharapkan mahasiswa mampu menentukan kedalaman dan jumlah aliran pada berbagai debit aliran dan berbagai kemiringan saluran serta mahasiswa mampu menentukan dimensi/penampang lintang terbaik/termurah pada berbagai debit aliran untuk saluran segi empat dan saluran trapezoidal. Aliran air yang berada pada suatu saluran berdasarkan tekanan muka air dapat berupa aliran saluran terbuka (open channel flow) maupun aliran tertutup/pipa (pipe flow). Aliran saluran terbuka memiliki definisi sebagai aliran yang melewati permukaan yang bebas.
Pada praktikum bahwa saluran dapat diketahui bahwa air terbagi menjadi dua, yaitu saluran air terbuka dan saluran air tertutup. Aliran pada saluran terbuka merupakan aliran yang mempunyai permukaan yang bebas. Permukaan yang bebas itu merupakan pertemuan dua fluida dengan kerapatan ρ (density) yang berbeda. Biasanya pada saluran terbuka dua fluida itu adalah udara dan air di mana kerapatan udara jauh lebih kecil daripada kerapatan air. Aliran dapat dibagi menjadi tiga, yaitu subkritis, kritis, dan superkritis. Aliran dapat dikatan kritis apabila bilangan froude sama dengan satu (Fr=1), dan aliran disebut subkritis (aliran tenang) apabila Fr1, sedangkan aliran cepat (rapid flow) dan aliran mengerem (shooting flow) juga digunakan untuk menyatakan aliran super. Pada praktikum ini diperoleh data yaitu luas penampang, kecepatan (V) pada permukaan, kecepatan (V) pada tengah, kecepatan (V) pada dasar, kecepatan (V) rata-rata, dan debit aliran pada setiap segmen. Selain itu diperoleh juga nilai koefisien manning, desain berdasarkan e minimal dan penampang terkecil, serta desain berdasarkan penampang. Selanjutnya, penampang yang digunakan dalam percobaan cukup ekonomis sebab bentuknya adalah trapezoidal. Namun, tidak seekonomis penampang yang berbentuk setengah lingkaran. Saluran trapezoid dikatakan ekonomis karena mudah untuk dibuat, tidak membutuhkan konstruksi yang mahal, dan memiliki kapasitas debit air yang besar.
5.2 Saran
Praktikan harus datang tepat waktu untuk mengevisiensi waktu mobilisasi ke tempat praktikum. Selain itu hendaknya perhitungan data dilakukan dengan menggunakan rumus yang tepat dan dilakukan secara teliti agar mendapatkan data hasil yang tepat. Untuk pemberian data sekunder sebisa mungkin sudah tervalidasi dari sebelum acc dhp agar baik praktisi maupun asisten akan merasa sama-sama nyaman dalam mengerjakan serta memeriksa dhp.
DAFTAR PUSTAKA
Akbar, Sulhairi, Muhammad, Bambang. 2021. Studi eksperimental kecepatan aliran slurry pada saluran tertutup. Jurnal Penelitian 25(1) : 48-58.
Albas J dan Permana S. 2016. Kajian pengaruh tinggi bukaan pintu air tegak (scluicegate) terhadap bilangan froude. Jurnal Konstruksi 14(1): 35-45.
Daud, Nurnawaty, Gifari, Rani. 2018. Uji model pengaruh bentuk pelimpah terhadap karakteristik pengaliran. Jurnal Teknik 11(1) : 23-30.
Harahap IR dan Hermanto E. 2018. Evaluasi perencanaan bangunan Siphon pada bendung Sei Padang Kabupaten Deli Serdang Bedagai Sumatera Utara. Journal of civil engineering building and transportation 2(2): 65-7.
Herlina FA, Adriani M, Setiyo. 2013. Identifikasi saluran primer dan sekunder daerah irigasi kunyit Kabupaten Tanah Laut. Jurnal INTEKNA 1(2): 132-139.
Junaidi FF. 2014. Analisis distribusi kecepatan aliran sungai musi (ruas jembatan ampera sampai dengan Pulau Kemaro). Doctoral dissertation. Sriwijaya University.
Meftah. 2023. Flow hydrodynamic in open channels: A constantly evolving topic Editorial.
Water Journal 14(1): 1-6.
Munawaroh. 2019. Sistem Particle Image Velocimetry untuk Mengukur Kecepatan Aliran Terbuka. Skripsi. Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.
Nurjanah RAD. 2014. Analisis tinggi dan panjang loncat air pada bangunan ukur berbentuk setengah lingkaran. Jurnal TeknikSipil 2(3): 570-579.
Prismayuda, Purnama, Najimuddin. 2020. Analisis distribusi kecepatan pada saluran terbuka (Study Cases : Sungai Pelat, Desa Pelat). Jurnal SainTekA 1(1) : 1-10.
Shahari N, Husaini N, Mohd Z, Mohd K et al. 2021. Numerical investigation on the behavior of combining open-channel flow. Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science 23(2): 1110–1119.
DAFTAR PUSTAKA TAMBAHAN
Alex Binilang. 2014. Kajian pengaruh hubungan antar parameter hidrolis terhadap sifat aliran melewati pelimpah bulat dan setengah lingkaran pada saluran terbuka. Jurnal Ilmiah Media Engineering 4(1): 55-61.
Muhammad Syarif. 2022. Studi Kasus Analisis Kecepatan Aliran Pada Penampang Saluran Segi Empat Dan Trapesium Di Saluran Induk Bantimurung Kabupaten Maros. Tugas Akhir. Jurusan Sipil, Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makasar.
Samudra VD. 2021. Penyelesaian Masalah Infiltrasi Saluran Irigasi Alur Dengan Root Water Uptake menggunakan Dual Reciprocity Boundary Element method dengan Skema Prediktor-Korektor. Bachelor's thesis. Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
Sanusi W dan Vitta Pratiwi. 2019. Evaluasi Koefisien Manning pada berbagai tipe dasar saluran. Jurnal penelitian dan kajian bidang teknik sipil (Cantilever) 1(1): 1-5.
Haris TV, Saleh A, Muthia, A. 2016. Perencanaan dimensi ekonomis saluran primer. Siklus jurnal 2(1): 47–57.
Nurmila, Munir, A., & Suhardi, S. 2018. Web-Based Computer Assisted Design untuk Dimensi Bangunan Saluran Irigasi. Jurnal Agritechno, 11(2): 155–162.
LAMPIRAN
LAMPIRAN TAMBAHAN
LAMPIRAN ACC DHP
REVIEW VIDEO
Dalam praktikum materi dimensi dan debit air Terbuka diperlukan alat dan bahan sebagai berikut :
1. Tiang pancang (Sebagai pembatas segmen) 2. Roll meter (mengukur dimensi saluran) 3. Current meter (Mengukur kecepatan aliran) 4. Air dan saluran Trapezional
Praktikum dilaksanakan dengan tujuan untuk mengukur 1. Lebar saluran air
2. Kemiringan saluran 3. Lebar saluran permukaan 4. Lebar dasar saluran permukaan
Urutan dari pengukuran sebagai berikut 1. Lebar saluran atas penampang 2. Lebar basah saluran
3. Lebar permukaan dasar 4. Lebar kemiringan saluran
Cara mengukur kecepatan saluran air yaitu :
1. Daerah penampang dibagi menjadi 3 bagian dengan bantuan tiang pancang.
Dasar, Tengah, Permukaan, dan aliran air
2. Mengukur bagian dasar dari aliran air dan menunggu sampai display current meter stabil
3. Mengukur bagian tengah dari saluran hingga pada display current meter stabil 4. Langkah terakhir mengukur kecepatan aliran bagian dasar lalu menunggu hingga display current meter berada pada dengan nilai stabil.
DOKUMENTASI
