Bab i Ambang Lebar

BAB I

HIDROLIKA SALURAN TERBUKA

1.1 AMBANG LEBAR

1.1.1 Pendahuluan

Aliran dalam saluran terbuka sering dikenal dalam saluran alam, namun

saluran terbuka yang bersifat alam ini bukan saluran yang prismatik, artinya

penampang melintangnya berbeda-beda di tiap peninjauan, sehingga sulit untuk

menganalisanya.

Karena hal itu, maka pada praktikum ini yang akan diamati adalah aliran

dalam saluran terbuka yang dianggap prismatik, agar dapat membantu di dalam

mengamati dan menganalisanya. Di dalam saluran tersebut diletakkan suatu

pelimpah sehingga akan mengubah profil aliran seperti dibawah ini :

Dengan kemiringan yang sangat kecil (≈ 0) terjadi aliran melalui saluran,

yang kemudian bergerak menumbuk pelimpah (ambang), sehingga profil dari

aliran tersebut akan berubah sesuai dengan karakteristik dari aliran melalui

pelimpah.

Kondisi dari pada profil aliran yang terjadi dapat dalam 3 tingkatan yaitu:

loncatan hidrolik, peralihan dan tenggelam. Pada percobaan ini akan diamati serta

digambarkan profil aliran pada ketiga kondisi diatas. Untuk memperoleh ketiga

kondisi diatas pada ujung saluran ditambahkan sekat.

KELOMPOK II 1

Untuk fase loncatan hidrolik akan terjadi apabila penambahan sekat pada

ujung saluran tidak mengakibatkan naiknya muka air di udik. Keadaan aliran

yang terjadi adalah aliran yang sempurna (tanpa perubahan muka air) sedangkan

kondisi tenggelam di peroleh jika pada penambahan sekat di ujung saluran

mempengaruhi tinggi muka air di udik. Untuk kondisi peralihan berada diantara

kedua tingkatan diatas (hingga sedikit sekali pengaruh terhadap muka air di udik).

Untuk menggambarkan profil dari pada aliran yang terjadi di ambil titik-

titik pada setiap keadaan tinggi aliran, yang mana titik tersebut akan membentuk

garis-garis yang menunjukan profil pada aliran tersebut. Selain itu akan diperoleh

juga hubungan antara debit dengan tinggi muka air dari atas ambang, serta

hubungan debit dengan ambang (He) dengan koefisien pengaliran (C), Sehingga

dapat diperoleh gambaran karakteristik gambaran aliran yang dipengaruhi oleh

ambang tersebut.

1.1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum ini adalah mempelajari karakteristik suatu ambang

(pelimpah), meliputi antara lain :

1. Pengaruh muka air hilir (He2) terhadap muka air di udik (He1).

2. Pengaruh tinggi muka air di atas pelimpah (He1) terhadap debit.

3. Pengaruh tinggi muka air di atas pelimpah terhadap koefisien pengaliran.

Kemudian dibuat grafiknya untuk menghitung tinggi muka air di atas

pelimpah yang diijinkan H (design) = Hd

4. Pengaruh koefisien pengaliran terhadap debit air yang lewat

5. Hubungan antara C/Cd dengan He1/Hd.

6. Profil aliran.

1.1.3 Alat yang Digunakan

1. Pompa air yang dilengkapi dengan bak penampung

2. saluran terbuka

3. alat ukur jarak / meteran

4. pipa air/slang

5. alat ukur debit / venturimeter

KELOMPOK II 2

6. amabang lebar / bendung

7. sekat pengatur (muka air di hilir bendung)

8. alat ukur tinggi muka air

1.1.4 Teori

1. Hukum kontinuitas : Q = A . V = konstan

2. Aliran melalui ambang : Q = C . B . He (2/3)

1.1.5 Prosedur Percobaan

2. Menyiapkan alat yang diperlukan, kemudian pompa air dihidupkan.

3. Mengatur mesin/alat, sehingga didapatkan suatu debit (Q1) dan diperoleh

profil aliran yang mengalami loncatan.

4. Mengatur dan mencatat ketinggian muka air, serta menentukan koordinat

titik-titik untuk menggambarkan profil aliran pada keadaan loncatan

suatu.

5. Menambahakan sekat di ujung saluran sehingga diperoleh profil aliran

pada loncatan dua, juga diadakan pencatatan terhadap koordinat titik-titik

untuk penggambaran profil.

6. Tambahkan lagi sekat, sehingga didapat aliran pada keadaan peralihan.

7. Sekat ditambahkan lagi pada ujung saluran, sehingga aliran dalam

tenggelam satu.

8. Ditambahkan lagi sekat di ujung saluran, sehingga di dapat profil aliran

tenggelam dua.

9. Langkah percobaan 1 s/d 7 untuk debit yang berbeda. Unutk percobaan

yang mengambil nilai dengan satu dan keduanya tetap, ditentukan

koordinat titik-titik (delapan titik) , yang bertujuan untuk penggambaran

profil aliran pada setiap kondisi aliran.

10. Untuk debit ketiga sampai debit kelima dilakukan langkah percobaan

nomor 2 s/d 7, tetapi hanya 2 titik, yaitu satu titik di udik dan satu titik

terendah di hilir untuk masing-masing kondisi aliran.

1.1.6 Teori dan Rumus

Rumus :

KELOMPOK II 3

C = Q / ( B . He (2/3))

Rumus : Q = 623.076 x π √ H

x γw

γ γHg

a. Persamaan Energi :

P1/ γw + V12/2g = p2/ γw + V2

2/2g

b. Prinsip Pembacaan Manometer

p1 + γw (X+H) = P2 + γw . X + γ Hg . H

V1 = 4Q/ π D12 dan V2 = 4Q/ π D2

2

1.1.7 Analisa dan Perhitungan

1.1.7.1 Langkah Perhitungan

KELOMPOK II 4

1. Menghitung debit (Q)

Q = V/t

2. Menghitung He

He = y –t

He1 = y1 – t

He2 = y2 – t

Dimana :

t = tinggi ambang

(-) = loncatan

3. Menghitung koefisien pengaliran (C)

C = Q / ( B . He (2/3))

4. Menghitung Hd

Hd = 1 di dapat dari grafik hubungan He1 vs C, diambil nilai Hd = 1

Maka didapat nilai C = Cd

5. Tabel Perhitungan

KELOMPOK II 5

Y X Y2 Y2'2,1 13,5 1,8 13,2 22 3 1,24,2 27,5 4 1,5

Loncatan 1 (cm)

Y X Y2 Y2'2,3 17,2 2,1 0,74,3 28 4 0,84,5 32,2 4,2 1

Lncatan 2 (cm)

Y X Y2 Y2'3,5 24,9 3,2 0,55,5 24,5 5,3 0,55,3 23,8 5 0,8

Peralihan(cm)

Y X Y2 Y2'11,3 9,6 11 2011,9 10 11,7 20,512,2 9 12 20,8

Tenggelam 1 (cm)

Y X Y2 Y2'18,6 4,8 18,3 2019,8 4,3 19,5 20,520,8 7,3 20,6 21,5

Tenggelam 2 (cm)

1 33 20,42 76 213 99 21,2

Y1Percob. ∆H

1 33 20,42 76 213 99 21,2

Y1Percob. ∆H

1 33 20,42 76 213 99 21,2

Y1Percob. ∆H

1 33 20,42 76 213 99 21,2

Y1Percob. ∆H

1 33 20,42 76 213 99 21,2

Y1Percob. ∆H

Data Percobaan

Data Ambang Lebar

KELOMPOK II 6

PERCOBAAN 1NO Loncatan1 Loncatan 2 Peralihan Tenggelam 1 Tenggelam 21 209 209 209 209 2092 2 2 30 120 1903 15 33 42 120 1904 22 13 2 28 8

PERCOBAAN 2NO Loncatan1 Loncatan 2 Peralihan Tenggelam 1 Tenggelam 21 215 215 215 215 2152 2 2 59 12,9 2003 15 50 60 13,2 200,24 18 13 8 5 9

PERCOBAAN 3NO Loncatan1 Loncatan 2 Peralihan Tenggelam 1 Tenggelam 21 219 219 219 219 2192 217 128 34 2 23 218 137 63 53 134 30 31 12 17 17

percobaan 1Aliran bak V (liter) t (detik) Q (m3/dt)

1 7.24 15 0.0004826672 8.5 15 0.0005666673 8.33 15 0.000555333

0.000534889Q rata-rata

Loncatan 1

Aliran bak V (liter) t (detik) Q (m3/dt)1 8.3 15 0.0005533332 8.47 15 0.0005646673 8.63 15 0.000575333

0.000564444

Loncatan 2

Q rata-rata



peralihan

Data Profil Aliran

Tabel Perhitungan

Tabel 1.1 Harga Debit (Q)

Q = V/t

KELOMPOK II 7


0.000551111

tenggelam 1

Q rata-rata


0.000502222

tenggelam 2

Q rata-rata


1 12.95 15 0.0008633332 14.11 15 0.0009406673 14.15 15 0.000943333


Loncatan 1



Loncatan 2

Aliran bak V (liter) t (detik) Q (m3/dt)1 14 15 0.00093332 13.84 15 0.00092273 13.95 15 0.00093


peralihan


0.000801222

tenggelam 1

Q rata-rata

Aliran bak V (liter) t (detik) Q (m3/dt)1 12 15 0.00082 14.26 15 0.0009506673 14.43 15 0.000962

0.000904222

tenggelam 2

Q rata-rata

KELOMPOK II 8


1 15.9 15 0.001062 16.19 15 0.0010793333 16.65 15 0.00111


Loncatan 1



Loncatan 2


0.0010689

peralihan

Q rata-rata


0.001106889

tenggelam 1

Q rata-rata


0.001051333

tenggelam 2

Q rata-rata

KELOMPOK II 9

KELOMPOK II 10

KELOMPOK II 11

Tabel 2 Harga Koefisien Pengaliran (C)

loncatan 1percobaan Q (m3/dt) He1 C

1 0.000534889 0.024 1.7982775682 0.000915778 0.03 2.2030189443 0.001083111 0.032 2.365146554

loncatan 2percobaan Q (m3/dt) He1 C

1 0.00056444 0.024 1.8976423032 0.00091267 0.03 2.1955347743 0.00102156 0.032 2.230730142

peralihanpercobaan Q (m3/dt) He1 C

1 0.000515333 0.024 1.7325322 0.000928667 0.03 2.2340253 0.001068933 0.032 2.334187

tenggelam 1percobaan Q (m3/dt) He1 C

1 0.000551111 0.024 1.8528161072 0.000801222 0.03 1.9274411073 0.001106889 0.032 2.41706914

tenggelam 1percobaan Q (m3/dt) He1 C

1 0.000502 0.024 1.6884532 0.000904 0.03 2.1752213 0.001051 0.032 2.295755

KELOMPOK II 12

Contoh Perhitungan Koefisien Pengaliran:

Pada Loncatan 1Keterangan : Nilai B = lebar Saluran = 0,08 m.

Untuk perhitungan selanjutnya bisa dilihat pada tabel 1.5 Harga koefisien

pengaliran.

Nilai Q yang digunakan adalah Q Volumetrik

Tabel 3. Harga He

percobaan 1

loncatan 1 loncatan 2 peralihan tenggelam 1tenggelam

2He = 0.021 0.023 0.035 0.113 0.186He1 = 0.024 0.024 0.024 0.024 0.024He2 = 0.018 0.021 0.032 0.11 0.183

percobaan2


2He = 0.032 0.043 0.055 0.119 0.198He1 = 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03He2 = 0.03 0.04 0.053 0.117 0.195

percobaan 3


2He = 0.042 0.045 0.053 0.122 0.208He1 = 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032He2 = 0.04 0.042 0.05 0.12 0.206

Keterangan:

He1 = muka air di hulu

He2 = muka air di hilir

KELOMPOK II 13

Tabel 4 Hubungan Antara H/Hd dengan C/Cd

Loncatan 1Percobaan He/Hd C/Cd

1 0.021 0.9783882 0.032 1.1985963 0.042 1.286804

Loncatan 2Percobaan He/Hd C/Cd

1 0.023 0.9781662 0.043 1.1317193 0.045 1.149861

PeralihanPercobaan He/Hd C/Cd

1 0.035 0.9635892 0.055 1.2425053 0.053 1.298213

Tenggelam 1Percobaan He/Hd C/Cd

1 0.113 1.0391572 0.119 1.081013 0.122 1.355619

Tenggelam 2Percobaan He/Hd C/Cd

1 0.186 0.9659342 0.198 1.2444053 0.208 1.313361

Keterangan :

Nilai C dapat dilihat pada tabel 1.5

Nilai Cd di dapat dari persamaan pada grafik hubungan He1 Vs C dengan

memasukkan nilai He/Hd

Nilai He/Hd sama dengan Nilai H yang dapat dilihat pada tabel 1.4

KELOMPOK II 14

1.1.7.2 Penggambaran Grafik

1. Buat grafik He1 Vs He2

2. Buat grafik He1 Vs C

He = tinggi air di atas ambang

3. Buat grafik C Vs Q

4. Buat grafik H/Hd Vs C/Cd

5. Buat grafik He1 Vs Q

GRAFIK He1 Vs He2

KELOMPOK II 15

KELOMPOK II 16

GRAFIK He1 Vs C

KELOMPOK II 17

KELOMPOK II 18

GRAFIK C Vs Q

KELOMPOK II 19

KELOMPOK II 20

KELOMPOK II 21

GRAFIK H/Hd Vs C/Cd

KELOMPOK II 22

KELOMPOK II 23

KELOMPOK II 24

GRAFIK He1 Vs Q

KELOMPOK II 25

KELOMPOK II 26

KELOMPOK II 27

1.2 Kesimpulan

1.2.6 Grafik Hubungan He1 dan He2

Loncatan 1

Pada grafik hubungan He1 dan He2 (loncatan 1) semakin besar He1 (tinggi air di hulu)

maka semakin besar He2 (tinggi air di hilir), dapat disimpulkan bahwasanya He1 dan

He2 berbanding lurus.

Loncatan 2

Pada grafik hubungan He1 dan He2 (loncatan 1) semakin besar He1 (tinggi air di hulu)

maka semakin besar He2 (tinggi air di hilir), dapat disimpulkan bahwasanya He1 dan

He2 berbanding lurus.

Peralihan

Pada grafik hubungan He1 dan He2 (peralihan) terlihat bahwa semakin tinggi air di

hulu semakin tinggi He2 hal ini karena semakin tinggi Y1 semakin tinggi pula H1 = Y1

– t, (t = tinggi ambang). Hal ini juga dipengaruhi oleh debit, semakin besar Q yang

masuk semakin besar pula Y1 yang akan mempengaruhi h1. Dari 3 percobaan dapat

dibuktikan semakin besar Q semakin besar Y1.

Tenggelam 1

Pada grafik hubungan He1 dan He2 (tenggelam 1) terlihat bahwa semakin tinggi air di

hulu akan semakin tinggi He2 hal ini karena semakin tinggi Y1 semakin tinggi pula H1

= Y1 – t, (t = tinggi ambang). Hal ini juga dipengaruhi oleh debit, semakin besar Q

yang masuk semakin besar pula Y1 yang akan mempengaruhi h1. Dari 3 percobaan

dapat dibuktikan semakin besar Q semakin besar Y1.

Tenggelam 2

Pada grafik hubungan He1 dan He2 (tenggelam 2) terlihat bahwa semakin tinggi He1,

semakin tinggi He2 hal ini karena semakin tinggi Y1 semakin tinggi pula H1 = Y1 – t,

(t = tinggi ambang). Hal ini juga dipengaruhi oleh debit, semakin besar Q yang masuk

semakin besar pula Y1 yang akan mempengaruhi h1. Dari 3 percobaan dapat

dibuktikan semakin besar Q semakin besar Y1.

KELOMPOK II 28

GRAFIK HUBUNGAN HE1 Vs Q

Loncatan 1

Nilai He1 dan Q berbanding lurus. Karena nilai He1 = He padahal He = Y1 – t dimana

nilai Y1 dipengaruhi Q. Semakin besar nilai Q maka semakin besar nilai Y1. Sehingga,

semakin besar nilai Q maka nilai He1 semakin besar juga. Namun pada data ke tiga

terjadi penyimpangan pada Q.

Loncatan 2

Nilai He1 dan Q berbanding terbalik. Karena semakin besar nilai Q, nilai He1 semakin

kecil.

Peralihan

Nilai He1 dan Q berbanding lurus. Karena nilai He1 = He padahal He = Y1 – t dimana

nilai Y1 dipengaruhi Q. Semakin besar nilai Q maka semakinn nilai Y1. Sehingga,

semakin besar nilai Q maka semakin besar pula nilai He1.

Tenggelam 1

Nilai He1 dan Q berbanding lurus karena semakin besar Q maka semakin besar pula

nilai He1. Namun terjadi penyimpangan pada data 3 yaitu Q semakin kecil sedangkan

He1 mengalami kenaikan.

Tenggelam 2

Nilai He1 dan Q berbanding lurus karena semakin besar Q maka semakin besar pula

nilai He1.

GRAFIK HUBUNGAN HE1 Vs C

Peralihan

Tinggi air di hulu (He1) mempengaruhi koefisien pengaliran (C) karena pada grafik

menggambarkan semakin besar tinggi muka air hulu maka semakin besar pula

koefisien pengalirannya.

Loncatan 1




Loncatan 2




KELOMPOK II 29

Tenggelam 1

Dari hasil pengamatan, kami menyimpulkan bahwa semakin besar nilai He1 maka

semakin besar nilai C.

Tenggelam 2

Dari hasil pengamatan awal, kami menyimpulkan bahwa semakin besar nilai He1

maka semakin besar nilai C.

GRAFIK HUBUNGAN He/Hd dan C/Cd

Loncatan 1

Nilai H/Hd berbanding lurus dengan C/Cd. Semakin besar nilai H/Hd maka semakin

besar pula nilai C/Cd. Pada data ke 3 terjadi penyimpangan yang menyebabkan H/Hd

semakin besar namun C/Cd semakin kecil.

Loncatan 2


besar pula nilai C/Cd. Pada data ke 3 terjadi penyimpangan yang menyebabkan H/Hd

semakin besar namun C/Cd semakin kecil.

Peralihan


besar pula nilai C/Cd.

Tenggelam 1

Tenggelam 2

Dari hasil pengamatan awal, kami menyimpulkan bahwa semakin besar nilai He1

maka semakin kecil nilai C. Namun, hal ini tidak terbukti karena pada grafik

peralihan justru terbentuk kurva melengkung yang menunjukkan nilai C yang

fluktuatif dari percobaan 1 hingga percobaan 3. Hal ini diakibatkan peningkatan

jumlah debit (Q) yang tidak konstan dari ketiga percobaan tersebut.

KELOMPOK II 30

Documents

Bab i Ambang Lebar