HalamanIII / 1

BABIIIPENDEKATAN MASALAH 3.1.METODE PELAKSANAAN Dalamusahamendapatkanhasilpekerjaananalisisyangmaksimaldenganbiaya pelaksanaanyangseringanmungkindanhasilyangsebaik-baiknyadiperlukanmetoda pelaksanaan pekerjaan yang mantap. Untuk itu Konsultan perlu menggaris bawahi sarana penunjangyangharusterpenuhi,berupadatapenunjangdansaranakomputerisasi sehinggamemperolehhasilyangakuratdancepatdenganresikokesalahanyangrelatif kecil 3.3.1.Pekerjaan Survei dan Investigasi Lapangan 1.Inventarisasi dan SurveyLapangan Terinci Sebagaibahanmenganalisauntukrencanapenangananakandilakukan pengidentifikasianterhadapkondisiyangadadilokasilokasikritis,permukiman, prasarana umum, atau bangunanbangunan air (sungai) yang terancam oleh daya rusak aliran air maupun akibat penambangan bahan galian golongan C.Kegiataninidilakukandengancaramengunjungilangsungkelokasistudi.Sepanjangperjalananpenelusuran,segalatemuanataupunkegiatanyangada dicatat dalam formulir yang sudah disiapkan sebelumnya, termasuk mewawancarai masyarakatataupunaparatdaerahyangberkaitan.Kegiatansurvaipendahuluan inidiabadikandenganmenggunakanalatdokumentasi.Lokasilokasitersebut akandiinventarisirdandibuatdokumentasinyamenggunakankameraatau handycamuntukdimasukkansebagaibahandatadasar(database)dalam mengambil tindakan/keputusan untuk penanganannya. Hal lain yang juga mendapat perhatian adalah pengamatan terhadap kondisi flood wayitusendiri,secaramorfologiuntukdaerah-daerahpenyelidikanakan dipelajari, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa daerah penyelidikan tersebut memiliki :

HalamanIII / 2 alur yang relatif lurus atau berkelok-kelok palungnya sempit atau lebar tebing flood way terjal, landai atau landai sedang kemiringan alur flood way curam, landai sedangatau landai dan lain-lain.Daerah-daerahgenanganyangterdapatdiDPSatausekitarlokasisungai (retardingbasin),baikyangsudahdiinventarisirolehDinasPengairansetempat (Kabupaten/kota)atauBalaiPSDAsetempat,maupunyangmasihalami(belum tercatat di instansi teknis) juga termasuk hal yang juga mendapat perhatian team survai. Hasilinventarisasi darilokasi-lokasitersebutdi atasdibuatdalambentukdaftar/ tabel,yangselanjutnyahasilsurvaiidentifikasidaninventarisasiinidituangkan dalam bentuk laporan. 2.Pengukuran Topografi/Situasi SungaiHasil dari pengukuran situasi ini adalah peta situasi dengan skala 1 : 1.000 yang menggambarkangeometrisfloodway,yangakandijadikansebagaibahandalam perencanaan teknis detail desain . a.Pemasangan Patok Beton dan Patok KayuPemasangan Patok Beton/Bench Mark (BM) dan Control Point (CP) BeberapakriteriayangperludiperhatikandalampemasanganBMdi lapangan, diantaranya adalah : Patokbeton(BenchMark=BM)yangakandipasangmempunyai ukuran 20 x 20 x 100 cm dan dipakai sebagai kerangka utama dalam pemetaan situasi. Patokbetonpembantu(ControlPoint =CP)dipasangsebagaipatok pendampinguntukorientasiarahdanuntukmemudahkandalamuji petik(crosscheck).CPmempunyaiukurandengandiameterC10x 10 x 100 cm. DalampemasanganBM/CPakandisesuaikanpulauntukkebutuhan pengukurantrasesungai,sehinggapatokpatokinidapatdipakai untuk pengukuran trase sungai. PenentuanrencanalokasipemasanganBMdilakukanatasdasar sketsarencanajalurkerangkautama,yaitu1(satu)buahuntuk

HalamanIII / 3 setiap50(limapuluh)hektaratausetiap2(dua)Kmuntuk pengukuran sepanjang sungai/saluran pembuang. PemasanganBM/CPakanditempatkanpadalokasiyangamandan stabil, serta mudah diketemukan kembali. Bagian BM/CP yang muncul di permukaan adalah + 20 cm. Penomoran BM dicantumkan pada marmer (10 x 10) cm dengan dicat warna biru. Dibuat foto Bench Mark/CP untuk deskripsi BM/CP.

Gambar 32 Bentuk dan Ukuran Patok Beton/Bench Mark (BM)

PermukaanTanah Titik Ketinggian dari Kuningan Plat Nomenkltur Beton Bertulang 1: 2 : 3 20 60 20 30 30 20 PermukaanTanah Adukan semen Angkur besi 10 10 30 80 10

HalamanIII / 4 Gambar 33 Bentuk dan Ukuran Patok Beton/Control Point (CP) Pemasangan Patok KayuPemasanganpatokditempatkanpadajalurkerangkadandipasang sepanjang sungai dengan interval jarak 50 m untuk trase yang lurus dan25mpadatraseyangberbelok(detaildesain),serta100m untuk trase yang lurus dan 50 m pada daerah kritis (studi kelayakan). Patok kayu yang dipasang berukuran diameter uPatok kayu dipasang di lokasi yang aman dan stabil, dan bagian atas yang muncul + 20 cm di permukaan. Untuk titik centring dipasang paku seng. Bagianataspatokdicatwarnamerahdengantulisanwarnahitam untuk membedakannya dengan patok yang dipasang pihak lain. Pemberiansimbol(nama)patokyangtidakmengikutitrasesungai diberi simbol a, b, c dan seterusnya. Pemberian simbol (nama) patok yang mengikuti sungai diberi simbol sesuai nama sungainya. Gambar 34 Bentuk Patok Kayu Pembuatan Diskripsi BMBentukformulirdancarapengisiandibuatsesuaiformatyangtelah ditentukan. SketsalokasidanketeranganletakBM/CP,dibuatsejelasmungkin untuk memudahkan dalam pencarian BM/CP dikemudian hari. Paku seng 60 5

HalamanIII / 5 FotoBM/CPdibuatdalamposisiclose-updanposisipenampakan daerahsekitarnya.Pemotretandiusahakandibuatsedemikianrupa, agarnomorBM/CPdanketeranganyangdiperlukantampakjelas pada foto. Foto,sketsadatakoordinat(X,Y),dataelevasi(z)danketerangan lokasi BM/CP dicantumkan pula dalam format standar tersebut. b.Pengukuran Poligon 20.000 m 1.000 m BMBM

CP CP CP SUNGAI OOOO 50-100 mCPCP

Awalpengukurandimulaipadatitikawalproyek,yaitudariBMyang dipasangbaru,jikasudahadaBMyanglamadapatjugadipakai.Titik referensiyangdigunakanadalahtitikataukoordinatyangadadisekitar lokasipengukuran,untukselanjutnyapengukurantrasesungainyaakan diikatkandengantitiktetap(BM)yangsudahadatersebut,seperti misalnya BM-TTG, BM-NWP atau BM lainnya dalam sistem proyeksi UTM. Jalurpoligonkerangkamembentukjaringanpoligon/rangkaiansegitiga danjalurukurmelaluititikreferensiyangtelahditetapkan,haliniuntuk memudahkan dalam memberikan koreksi hitungan. SuduthorizontaldanmiringdiukurdenganTheodolithT2(ketelitian bacaansatusecond)denganpembacaansudutduaserilengkap(B-LB-LB-B). UntukmengupassecarajelasdalampelaksanaanpengukuranPoligon akandiuraikansecaraterperinciuntuktiappekerjaanyangtercakup dalam pengukuran Poligon, yaitu:Pengamatan matahari. Pengukuran jarak.

HalamanIII / 6 Pengukuran sudut horizontalPengukuran jarak akan dilakukan dengan alat ukur jarak elektronik (EDM) denganpembacaankemukadankebelakang,sehinggajarakyang digunakan dalam hitungan poligon adalah : 2 11 2 2 12t tt t t tDD D =+ Keterangan : D t1-t2= jarak datar bacaan ke muka D t2-t1= jarak datar bacaan ke belakang D t1-t2= jarak yang digunakan dalam hitungan poligon. Jalur Poligon adalah merupakan kerangka dasar horizontal dari pemetaan situasi.Untukpelaksanaannya,rencanajalurpoligoniniakandibuatdi atas peta dasar skala 1 : 2.000. Pengamatan MatahariPengamatanMataharidilakukanpadapagidansorehariuntuksetiap jarak2,5kmdenganmenggunakanalattheodolithWildT-2atauTM-1A yangdilengkapidenganprismaroellofs(cerminhitam).Dalam pelaksanaannya,setiappengamatanmataharidilakukanantarajam7.00 sampaidengan9.00danjam15.00sampaidenganjam18.00WIB. Sebelumpengamatandimulai,JuruUkuryangakanmengamati,terlebih dahulumencocokanjamnyadengansiarandariRRIsetempatdan/atau TVRI. Darihasilpengamatandiharapkanhitungannyamemperolehketelitian azimuthtidaklebihdari2detiksesuaidenganyangdisyaratkanKAK (TOR). Padasetiappengamatanakanselaludicatatkeadaansuhuudaradan tekananudara,halinidiperlukanuntukmenentukankoreksiatmosfir pada hitungan azimuth matahari. Orientasipeta(azimuthmatahari)digunakanazimuthhasilpengamatan matahari, sisi yang akan digunakan sebagai pengikatan azimuth orientasi dipasangCP,sehinggaazimuthsisitersebutdapatdigunakanuntuk keperluan lainnya.

HalamanIII / 7 Patok kayu O BMCP Gambar 35 Azimuth Matahari (Pengamatan) Metoda dan cara pengamatan Setelah alat distel di atas pilar (termasuk centering optis), Juru Ukur akan memulaipengamatannyadenganmengarahkanteropongkearah matahari. Bidikan teropong ke matahari dalam kedudukan biasa (misalnya kedudukanmatahari)denganbantuanmicrometerhalusvertikaldan horizontal, bidikan ditempatkan dan langsung si Pengamat memberi kode atauaba-abakepadaasistennyauntukmengamatiwaktu.Dalam pembacaanwaktu,dilakukanmulaidaridetik,menitdanjam.Setelah waktupembacaandicatat,kemudiandilakukanpembacaansudut horizontaldansudutvertikal.Untukbidikanyangkedua,alatdiputar dengankedudukandalamluarbiasadankedudukanmatahariseperti setelahdibidikantepat,makadilakukanpembacaansepertidijelaskandi atas. Kemudianmataharidibidiklagi(masihdalamkeadaanLB)dalam kedudukan yang berlawanan dan pengamatan dilakukan seperti di atas. Untuk bidikan yang ke-empat, teropong diputar lagi dalam keadaan biasa dankedudukanmataharisepertidiatasdandilakukanpengamatan kembali. Setelahpengamatanselesai,kemudianbidikandiarahkankearahtarget(2buah)dalamkedudukanteropongbiasadanluarbiasa,kemudian dicatat sudut horizontalnya. Pengukuran Sudut Horizontal UntukPoligon,pengukuransuduthorizontalakandilakukandenganalat ukurTheodolithWildT-2/TM-1A(ketelitianbacaansatudetik)dan pembacaanarahdilakukandengancaraduaserilengkap(B-LB-LB-B),

HalamanIII / 8 sertabesarnyasudutakanlangsungdihitungdilokasiuntukdicocokkan dengan keadaan sebenarnya di lapangan. Targetbidikandalampengukuransudutakandigunakantargetsegitiga dengancentringoptis(bersatudenganreflectoruntukpengukuranjarak yangmenggunakanalatukurjarakelektronik/EDMSokhisaRED-1) denganpembacaankemukadankebelakang,sehinggajarakyang digunakan dalam hitungan poligon adalah : At1-t2+At2-t1=D t1-t2 2 Keterangan : A t1-t2= jarak datar bacaan ke muka A t2-t1= jarak datar bacaan ke belakang A t1-t2= jarak yang digunakan dalam hitungan poligon. Untukkontrolbacaansudutakandilakukandenganmemeriksabacaan arahdalamkeadaanbiasadanluarbiasa,sertaharusberselisih180 derajat. Pengamatan azimuth matahari dilakukan pada setiap titik simpul dan tiap 2,5 km digunakan untuk kontrol ketelitian pembacaan sudut. Perbedaansuduthorizontalhasilbacaanbiasa(|)danluarbiasa(|) diusahakanharus Pada daerah pengaliran biasa o= 1,5 => Pada bagian naik hydrograf lambat dan turun cepat o = 3 => Pada bagian naik hydrograf cepat, turun lambat Gambar 3 28Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu

HalamanIII / 58 Pada waktu naik : 0 < t < Tp Q p

Dimana :Q(t)=Limpasan sebelum mencari debit puncak (m3) t=Waktu (jam) Pada kurva turun (decreasing limb) -Selang nilai : 0 s ts (Tp+T0,3) QQp t tTp T ( ) () ., , = 0 3 03 -Selang nilai : Tp + T0,3) s t s (Tp +T0,3+1,5 T0,3) QQp p t t ( ) (,) , , , , = + 0 3 03 03 0 5 1 5 TT T -Selang nilai : t >(Tp + T0,3 + 1,5 T0,3) QQp p t t ( ) (,) , , , , = + 0 3 03 03 1 5 2 0 TT T Rumustersebutdiatasmerupakanrumusempiris,makapenerapannya terhadapsuatudaerahaliranharusdidahuluidengansuatupemilihan parameter-parameteryangsesuaiyaituTpdano,danpoladistribusi hujan agardidapatkan suatu pola hidrograf yang sesuai dengan hidrograf banjir yang diamati. 2.Hidrograf Satuan Sintetik Gama-I Hidrograf satuan sintetik ini dikembangkan oleh Sri Harto yang diturunkan berdasarkanteorihidrografsatuansintetikyangdikemukakanoleh Sherman.HidrografsatuansintetikGama-Imerupakanpersamaan empiris yang diturunkan dengan mendasarkan pada parameter-parameter DAS terhadap bentuk dan besaran hidrograf satuan parameter-parameter DAStersebutyaitufaktorsumber(SF),frekuensisumber(SN),faktor lebar(WF),luasrelatif(RUA),faktorsimetris(SIM)danjumlah pertemuan sungai. KarakteristikhidrografsatuansintetikGama-Idapatdilihatpadagambar berikut :

HalamanIII / 59 SKETSA PENETAPAN WF SKETSA PENETAPAN RUAV = 0.25 LU = 0.75 LWF = WU / WLWLWU Gambar 329Sketsa penepatan WF dan RUA TRTBQ(M /dt)Qp31(Jam) Gambar 330Hidrograf satuan sintetik Gama-I Satuan hidrograf sintetik Gama-I dibentuk oleh tiga komponen dasar yaitu waktunaik(TR),debitpuncak(QP),waktudasar(TB)denganuraian sebagai berikut : -Waktu naik TR dinyatakan dalampersamaan : TR=0,43 (L/100 SF)3 + 1,0665 SIM + 1,2775 dimana : TR= waktu naik (jam) L= panjang sungai (km)

HalamanIII / 60 SF = faktorsumberyaituperbandinganantarajumlah panjangsungaitingkatIdenganpanjangsungaisemua tingkat SIM = faktor simetri ditetapkan sebagai hasil kali antara faktor lebar (WF) dengan luas relatif DAS sebelah hulu (RUA) WF=faktorlebaryaituperbandinganantaralebarDPSyang diukurdarititikdisungaiyangberjarak3/4Ldanlebar DPS yang diukur dari titik yang berjarak 1/4 L dari tempat pengukuran -Debit Puncak (QP) dinyatakan denganrumus : QP= 0,1836 . A 0,5886.TR -0,4008.JN 0,2381 dimana : QP=Debit Puncak (m3/det) JN=Jumlah Pertemuan Sungai TR=Waktu naik -Waktu dasar (TB) dinyatakan dengan rumus : TB= 27,413 . TR 0,145 . S -0,096 . SN 0,734. RUA0,257 dimana : TB=waktu dasar TR=waktu naik S=landai sungai rata-rata SN=frekuensisumberyaituperbandinganantarajumlah segmensungai-sungaitingkatIdenganjumlahsungai semua tingkat RUA=luas relatif DAS hulu -Koefisien Penampungan (K) dinyatakan dengan rumus : K= 0,5620 . A 0,1798 . S -0,145 . SF -1,0697 .D 0,0452 dimana : K=Koefisien penampungan

HalamanIII / 61 A=Luas DAS (km2) S=Landai sungai rata-rata SF =Faktor Sumber D=Kerapatan drainase -Recession Curve Qt= Qp . e -(L/K) dimana : Qt=Debit pada waktu t (m3/det) Qp=Debit puncak (m3/det) t=Waktu dari saat terjadinya debit puncak (jam) K = Koefisien tampungan Hidrograf Banjir Rancangan Hidrograf banjirdihitung dengan persamaan sebagai berikut : dimana : Qk=Debit Banjir pada jam ke - k Ui=Ordinat hidrograf satuan (I = 1, 2, 3 ....n) Pn =Hujan nettodalam waktu yang berurutan(n = 1,2,..n)Bf=Aliran dasar (base flow) 3.Analisa Hidraulika a.Saluran Pengelak Analisa hidraulika untuk saluran pengelak bypass dilakukan untuk menentukan parametersalurandantanggulyangdibutuhkanuntukdapatmenampung yang berpengaruh debit rancangan, Qb. Tujuannya adalah untuk menetapkan kestabilanyaitu:saluranpengelaktanpapenggerusandanpengendapan denganmenggunakanparametergabunganyangtepatdarikecepatanair, lebar saluran, dan kedalaman air. Saluran pengelak biasanya dibangun dengan bentuk trapesium ganda seperti digambarkanpadagambar6.10.Materialhasilgaliansalurandapatdipakai untukbangunantanggul.Saluranprimerseringdirencanakanuntukdebit dominan Qd yang biasanya mempunyai waktu pengulangan 2 tahun. Volume penggaliansalurandanvolumetanggulsebaiknyaseimbang.Kapasitas keselurantampangditentukanberdasarrumusManning.Nilai-nilaimanning Qk U Pini n i== 11 E.( )

HalamanIII / 62 untukbypassdengan bermacamkondisipermukaanditentukandalamTabel 37. b.Terowongan Terowongandirencanakanuntukaliranbertekananataualiranbebasdan biasanyadibuatdaribeton.Untukkeadaanaliranbebaskedalamanair maksimumdibatasisekitar0,82kalitinggiterowongandengantinggijagaan minimumkira-kira0,5meter.Tampangtapalkudabiasanyamemberikan kapasitashidrauliklebihbaikuntukterowonganaliranbebassedangkan tampanganmelingkarsecarahidrauliklebihefisienuntukterowonganyang dioperasikandalamkondisialiranbertekanan.Gambar331menunjukkan desain terowongan tipikal secara rinci. Gambar 331 Tipe-tipe Detail Terowongan

HalamanIII / 63 Gambar 332 Curva Hidraulika Terowongan

HalamanIII / 64 Gambar 333 Nilai Kecepatan Dasar Tabel 37 Koefisien kekasaran Manning untuk saluran Pengelak Tipe Saluran dan PenjelasanNilai n Manning Saluran yang digali (Excavated Channels) Tanah, kelurusan (straight) dan keseragaman : Bersih, baru diselesaikan Bersih, setelah dirusak hujan Kerikil, tampang seragam, bersih Rumput pendek, sedikit rumput liar Tanah, belok dan lunak : Tanpa tumbuhan Dasartanahdansisireruntuhan(rubble sides) Dasar kerakal dan sisi bersih 0,018 0,022 0,025 0,027 0,025 0,030 0,040

HalamanIII / 65 Potongan batuan Halus dan seragam Bergerigi dan tidak teratur Saluran tak terpelihara : Dasar bersih, dan semak pada sisi Penuhrumputliar,kedalamantinggi aliran Saluran dengan Pelapisan Beton (trowel finished concrete) Precast concrete block lining Cement rubble masonry, plastered Cement rubble masonry Dry rubble atau riprap 0,035 0,040 0,050 0,080 0,013 0,017 0,020 0,025 0,030 Terowonganbisamempunyaibermacamukurandanbentuk,tetapibiasanya tinggiminimumnyasekitar2meteryangdigunakanuntukjalanmasuk petugasdanperalatan.Tampanglebhbesardigunakanapabilasyarat-syarat kapasitasbersangkutanditetapkan.Kehilangantenagamelewatiterowongan disebabkangayagesek,kehilangandiinlet,outlet,tikungan,penghalang sampah, pintu dan kehilangan lainnya. Jika pasir atau material hasil erosi terbawa oleh air, kecepatan dibatasi sekitar 3m/det.Untukairbersih,pembatasankecepatandalamterowonganaliran bebasadalahbatasamandarikecepatankritis.Diameterpipaminimumdan kecepatanairuntukterowonganaliranbebasditentukandengan menggunakan Gambar 332 . Pertimbangan-pertimbangan Geoteknik Pertimbangangeoteknikuntuksaluranpengelakdanbelokanhampir samadenganpertimbanganuntukpengaturandanperbaikansungai, terutama meliputi galian, tanggul dan bangunan pelindung lereng.

HalamanIII / 66 Tinggi Jagaan Tinggi jagaan nominal untuk saluran pengelak diberikan dalam Tabel 38disarankantinggijagaanditambah0,3msepanjangpenggalkritis saluran pengelak dimana bagian atas tampang alur pengangkut ditambah dengantanggul,danresikoterhadapjiwamanusiadanhartakekayaan pada waktu terjadi kegagalan tanggul adalah tinggi. Tabel 38 Tinggi Jagaan Nominal untuk Saluran Pengelak Debit Banjir RencanaTinggi Jagaan (m) < 200 200 500 500 2000 2000 5000 5000 10000 > 10000 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 3.3.3.Metodologi Perencanaan Teknis 1.Uji Model Hidrolika Model test hidrolika dikembangkan berdasarkan pada kesetaraan (kesebangunan) antaraduafenomenayangberbedaukurannya.Pembuatanskalamodel merupakanpekerjaanteknikdimanakompromi dibuatdenganhukum kesetaraan untukmenyusuncarapraktisdalammenyelesaikanpermasalahanteknikyang sangat kompleks untuk dianalisis secara teoritis.Keuntunganutamayangdiperolehdenganpembuatanskalamodelantaralain adalah: 1).Kondisibatasyang komplekstidakdapatdianalisisdenganmetodeanalitik secara sempurna, walaupun telah muncul komputer dengan kapasitas besar dan kecepatan tinggi, yang mampu memperluas pemakaian metode analitik, pemodelanfisik(modeltest)tetapdiperlukan.Karenakondisibatasyang komplek akan lebih baik dianalisis dengan skala model.

HalamanIII / 67 2).Pengaruhnonlinierbelumdapatdiselesaikansecarasempurnadengan metodematematik.Sedangkanmodeltestmembukakemungkinanuntuk mereproduksi pengaruh dan gaya linier maupun non linier dengan baik. 3).Turbulensi dapat direproduksi dengan model secara baik. 4).Hasil pengamatan dalam model dapat ditransfer kedalam kondisi yang ada pada prototipe. Dalammerencanakanskalamodeladabeberapakondisiyangharusdipenuhi, yaitu antara lain : 1). Skalamodelharusdisimulasisecaraakuratuntukdapatmereproduksi dengan tepat fenomena aliran yang distudi. 2). Skala model harus konsisten dan dapat memberikan hasil yang sama untuk kondisi yang sama. 3). Skala model harus sensitif, yang maksudnya adalah bahwa sensitivitas skala modelharusdisesuaikandengankebutuhanyangdiinginkandalam mereproduksi proses aliran yang diamati. 4). Skalamodelharusekonomis,mengandungpengertianbahwamodelyang terbaikbukanlahmodelyangterbesar,tetapiskalamodelyangjuga memperhitungkan pertimbangan ekonomi. a.Tipe tipe kesebangunan Hidrolika Kesebangunanyangdipakaiuntukmengembangkanparametertidak berdimensipadahubunganmodelprototipeterdiridarikesebangunan geometris, kinematis dan dinamis dengan mempertimbangkan dimensi. Kesebangunan geometris Kesebangunan geometris antara model dan prototipe tercapai jika semua dimensi(ukuranpanjang)yangbersesuaianantaramodeldanprototipe adalah sama, dan ini merupakan persyaratan utama yang harus dipenuhi olehskalamodel.Perbandinganinidinamakanskalageometris.Yang termasuk dalam kelompok kesebangunan geometris adalah: Panjang , lebar, Tinggi, kedalaman, Luas, Volume, isi.

HalamanIII / 68 Kesebangunan kinematis Kesebangunan kinematis antara model dan prototipe terpenuhi jika garis alirannyaserupasecarageometrisdansemuabesaranyangbergantung waktumempunyaiperbandinganyangkonstan.Perbandinganinibiasa disebutskalawaktu.Yangtermasukdalamkelompokkesebangunan kinematis adalah: Waktu, Frekuensi, Kecepatan, Percepatan, Gravitasi, Debit, Debit persatuan lebar. Kesebangunan dinamis Kesebangunan dinamis antara model dan prototipe terpenuhi jika gaya gayayangbekerjapadatitiktitikyangbersesuaianantaramodeldan prototipemempunyaiperbandinganyangkonstan.Perbandinganini disebut skala gaya. Kesebangunandinamisselalutercapaidanmemasukikesebangunan kinematis dan dinamis. Sehingga kunci yang diperlukan adalah menjamin bahwa semua gaya yang bekerja pada model dapat direproduksi dengan perbandingankonstanterhadapprototipe.Yangtermasukdalam kelompok kesebangunan dinamis adalah: Massa, Impuls, Viskositas dinamis, Rapat massa, Gaya, Kerja, Momen, Energi, Tegangan permukaan, Tekanan, Berat spesifik, Tenaga.

HalamanIII / 69 b.Klasifikasi Skala Model Klasifikasiskalamodeldapatdibedakanberdasarkankarateristiknya,gaya yangdominan,jenisdasarmodel,jenisalirandankompresibilitasfluida. Berdasarkan karakteristiknya, skala model atau kesetaraan dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu: 1)Model fisik atau skala model, model ini dibagi kedalam 2 kelompok yaitu hidrolik model dan non hidrolik model. Hidrolik model bekerja pada proses dengan media air, sedangkan non hidrolik model dengan media bukan air, misalnya gas dan sebagainya. 2)Modelnumerikataumodelmatematik,modelnumerikberkembang sejalandenganperkembanganperangkatkomputerdanpadadekade terakhir telah banyak dipakai diberbagai bidang. Pertanyaan yang muncul denganperkembanganprogramkomputeryangbegitupesatkemudian adalahapakahdimasamendatangmodelnumerikdapatmenggantikan modelfisik.Pertanyaaninibelumdapatterjawabsaatini,karena keterbatasan model numerik menyebabkan model ini belum dapat dipakai pada bidang-bidang tertentu. Berdasarkangayayangdominan,modelinidapatdibedakanmenjadi beberapa kelompok yaitu : 1). Model Froude, 2).Model Reynolds, 3). Model Newton, 4). Model Euler, 5). Model Weber, dan sebagainya. Dari ke 5 kelompok tersebut diatas, kelompok yang pemakainnya paling luas adalahModelFroude,yaitumodelyangdikembangkandarigayagravitasi. Berdasarkan jenis dasarnya, model ini dapat dibedakan menjadi 2kelompok yaitu: 1). Model dasar tetap (Fixed bed model), 2).Model dasar berubah atau bergerak (Movable bed model).

HalamanIII / 70 c.Skala Model Prinsippembuatanskalamodeladalahmembentukkembalimasalahyang adadiprototipedengansuatuangkapembanding,sehinggakejadianyang ada di model sebangun dengan kondisi di prototipe. Adaduajenisskalayangdapatdigunakandalamujimodeltesthidrolika, yaitu: 1). Skala model sama (undistorted model) Skala model sama adalah skala modelyang dibuat dengan perbandingan antara skala horisontal dan vertikal sama. 2). Skala model tidak sama (distorted model) Skalamodeltidaksamaadalahskalayangdibuatdenganperbandingan antara skala horisontal dan vertikal tidak sama. d.Model Froude (Gaya gravitasi) Skala Model Sama. Jikagayagravitasidominandalamsuatusistem,makaskalamodelyang dipakaiberdasarkanbilanganFroude.BilanganFroudeharussamaantara model dan prototipe. (Fr)m = (Fr)p

mgLv||.|

\|=pgLv||.|

\| Dimanasubskripmdanpmenunjukkanmodeldanprototipe.Dengan menganggap bahwa percepaan gravitasi dalah konstan diseluruh muka bumi, maka : pmVV = 21||.|

\|pmLL Dalam hal ini Lr = Lm/Lp dinamakan skala geometri.

HalamanIII / 71 Gambar 3 34Kesebangunan Hidraulika Dengan demikian maka persamaan :

pmVV = 21||.|

\|pmLL Dapatdinyatakandalam2bentukyaituuntukmenentukankecepatanaliran dimana model harus dioperasikan dan untuk menentukankecepatan aliran di prototipe berdasarkan kecepatan aliran yang diukur dari model. Vm = Vp . Lr (1/2) Vp = Vm . Lr (1/2) SkalalaindapatditurunkandenganmentransformasikanpersyaratanFroude kedalam bentuk yang lain sebagai berikut : Qm = Qp . Lr (5/2)

Tm = Tp . Lr (1/2)

Sedangkan untuk skala Koefisen Chezy dan Manning dapat diturunkan sebagai berikut: Rumus Chezy mempunyai bentuk: V = ChIDalam bentuk skala : n = prototipe / model, maka persamaan diatas menjadi: nV = nC nL1/2 nI1/2

HalamanIII / 72 Mengingat : I = Lh, maka : nL1/2 = nC nL1/2 2 / 12 / 1nLnL nC =2 / 1((

nLnL = 1 Rumus manning mempunyai bentuk : 2 / 1 3 / 21I RnV =h bbhPAR2 += =dengan: R = jari-jari hidroulis P = keliling basah b = lebar saluran dalam bentuk skala: nv = nn1nR2/3 nI1/2 nL1/2 = nn1nR2/3 2 / 12 / 1nLnL jari-jari hidraulis mempunyai satuan panjang sehingga skalanya sama dengan skala panjang: nR = nL nn = 2 / 13 / 2nLnR=2 / 13 / 2nLnL= nL1/6

Selanjutnyaskalamodeluntukberbagairumusyangditurunkandarihukum Froude dapat dilihat pada Tabel 3 9berikut :

HalamanIII / 73 Tabel 3 9 Skala model tidak terdistrosi berdasarkan hukum Froude Keterangan: Lr = perbandingan skala geometri e.Model Froude Skala Model Tidak Sama Dalambeberapakasusdiperlukanpembuatanmodelyangtidaksebangun benardenganprototipenya.Khususnyauntukmodelyangcakupanarealnya sangatluas,misalnyasungaiyangsangatlebar,estuari,pelabuhan,proses pantai, maka model tidak dapat dibuat sebesar yang seharusnya. NOKARAKTERISTIKSIMBOLDIMENSISKALAMODEL FROUDE Geometris 1Panjang, LebarL,BmLr 2Tinggi, Kedalaman h,dmLr 3LusAm2 Lr2 4Volume, IsiVm3 Lr3 Kinematis 5WaktuTdtLr0.5 6FrekuensiFdt-1 Lr-0.5 7KecepatanVm/dtLr0.5 8PercepatanAm/dt2 Lr0 9GravitasiGm/dt2 Lr0 10DebitQm3/dtLr2.5 11Debit/Satuan Lebar Qm3/dt.mLr1.5 Dinamis 12MassaMKgLr3 13ImpulsFiKg.m/dtLr3.5 14Viskositas Dinamis? Kg.m/mLr1.5 15Rapat Massa? Kg.m3 Lr0 16GayaFNLr3 17KerjaWNmLr4 18MomentMNmLr4 19EnergiENmLr4 20Tegangan permukaan ? N/mLr2 21TekananPN/m2 Lr

HalamanIII / 74 Dari segi biaya dan ruang lebih diinginkan pembuatan model yang lebih kecil, namuniniakanmenyebabkankedalamanaliranhanyabeberapamilimeter, demikianjugakekasaranpermukaan,sehinggakondisiturbulentidakdapat tercapai.Olehkarenaitudiperlukanjalankeluaruntukmemenuhikedua persyaratantersebutsekaliguspertimbanganbiayadanruang.Jalankeluar yang dapat ditempuh adalah pembuatan model terdistorsi, yaitu suatu model dimanaskaladimensihorisontaltidaksamadenganskaladimensivertikal (distorted model), model jenis ini disebut model tak sebangun. Padamodeltaksebangunskalategakbiasanyadiperbesardalam hubungannya dengan skala mendatar. Alasan utama untuk pembuatan model taksebangunadalahberhubungandengantersedianyaruangan, pengoperasian yang mudah dan hasil model yang memuaskan. Ada beberapa alasan lain yang dapat dikemukakan, mengapa kita perlu memakai model tak sebangun, yaitu : 1).Mengurangi biaya, 2).Memperkecil ruang, 3).Mempercepat kecepatan aliran, 4).Memperpendek waktu pengujian model, 5).Meningkatkan bilangan Reynolds dalam model, 6).Memperbaiki secara relatif tingkat akurasi pengukuran, 7).Mengurangi kehilangan air dalam model. Modeltaksebangunvertikaladalahsuatumetodeuntukmencapaisedekat mungkinkesebangunanataukesetaraanterhadapprosesalamiahdengan memperhatikanparameterkarakteristiktertentuyangdominan.Modelini selaludipakaiketikakesebangunangeometrimodelsebangun(undistorted model) secara teknis tidak dapat dibuat.Disampingalasanpemilihanmodelterdistorsitersebutdiatas,adabeberapa keterbatasan dalam membuat model terdistorsi, yaitu : 1).Ketersediaanruangdalamlaboratoriummembatasiukuranmaksimum model yang akan dibuat (scale-limit space). 2).Toleransimaksimumyangdiperkenankandalammembuatmodeljuga membatasi batas maksimum skala model yang mungkin dibuat. 3).Untukmenghindarikekasaranmodelyangberlebihan,kekasaranmodel Kmtidakbolehlebihdari10(sepuluh)kalidarikekasaranprototipeKp.

HalamanIII / 75 (Kms10Kp)atau(Kss10).Ketentuaninijugaberperanikut menentukan skala model. Ks = Km/Kp. 4).Jikamaterialgranulartidakkohesif(non-cohesive)dipakaiuntukmodel dasar tidak tetap (moveble bed), ukuran partikel harus cukup besar untuk mencegahterjadinyatransportasipartikeltersebutolehaliran (smoothness limit). 5).Kapasitasdebitmaksimumpadalaboratoriumjugamungkinmenjadi penentu skala model yang dibuat (discharge limit). Dalammodelterdistorsidikenalapayangdisebutfaktordistorsiataulaju distorsinyangmenyatakanhubunganantaraskalahorisontalterhadap skala vertikal , n = LH/LV > 1 untuk model terdistorsi vertikal,dann = LH/LV = 1 untuk model tidak terdistorsi.Perbandingankuantitasfisikuntukmodelterdistrosidantidakterdistrosi berdasarkan hukum model Froude dapat dilihat pada Tabel 3 10berikut : Tabel 3 10 Perbandingan skala model antara model terdistorsi dan tidak terdistrosi NoKuantitas FisikSatuan Tak Terdistorsi Terdistorsi 1PanjangMLrLH 2LebarMLrLH 3Tinggi, kedalamanMLrLV 4LuasMLr2LH.LV atau LH2 5VolumeMLr3LH2.LV 6WaktudtLr1/2(LH.n)0.5=(LH2/Lv)0.5 7Frekuensil/dtLr-1/2(LH.n)-0.5=(LH2/Lv)-0.5 8Kecepatanm/dtLr1/2(LH.n)=LV 9Percepatanm/dt2 Lr01/n = Lv/LH 10Debitm3/dt Lr2.5(LH2.5/n1.5)= LH . LV1.5 11GayanLr3- 12Tekanann/m2 LrLH/n = LV 13Berat spesifikn/m3 Lr01/n= Lv/LH 14Bilangan Reynolds-Lr1.5(LH/n)1.5 = LV1.5 f.Pemilihan Skala Model Pemilihanskalageometrismodelyangcocoktergantungpadatipesistem fluidayangakandistudi,danbergantungpadaruangyangtersediauntuk membuatmodel,namundemikianpersyaratankesetaraandinamisdapat

HalamanIII / 76 dipakaijugauntukmenentukanskalamodel,sebagaicontohskaladebit, memungkinkanuntukmenentukankisaranalirandalammodelyangharus dipakai untuk mensimulasi kisaran debit yang ada pada prototipe.Apabila hubungan antar skala dan kesebangunan telah dipenuhi, maka tingkat ketelitianperludiperhatikansehubungandenganbesarnyanilaiskalayang digunakan.Pemilihanskalamodelumumnyadidasarkanpadabeberapa pertimbangan sebagai berikut : 1).Tujuan dari pengujian, 2).Ketelitian yang diharapkan, 3).Fasilitas yang tersedia di laboratorium, 4).Waktu dan biaya yang tersedia.