BAB III METODE PENELITIANrepository.upi.edu/31688/6/S_TS_1305452_Chapter 3.pdf1. Pompa berkapasitas...

32 Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Hidraulika Fakultas Pendidikan

Teknologi dan Kejuruan Universitas Pendidikan Indonesia yang berada di

belakang Laboratorium Struktur Departemen Pendidikan Teknik Sipil. Penelitian

ini direncanakan dilaksanakan dalam waktu kurang lebih dua bulan.

B. Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang dilaksanakan adalah penelitian eksperimental

laboratorium. Penelitian dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap

objek penelitian serta adanya kontrol, dengan tujuan untuk menyelidiki ada atau

tidaknya hubungan sebab akibat serta berapa besar hubungan sebab akibat

tersebut dengan cara memberikan perlakuan - perlakuan tertentu pada beberapa

kelompok eksperimen dan menyediakan kontrol untuk perbandingan.

C. Perolehan Data

Dalam penelitian ini penulis, mengumpulkan dua jenis data, yaitu :

1. Data Primer

Data primer dalam penelitian ini adalah data yang diambil pada

pengujian di laboratorium secara langsung. Data primer yang dimaksud

antara lain : profil melintang saluran, kecepatan dan pola aliran,

kemiringan melintang saluran, debit dan gerusan.

2. Data Sekunder

Dalam penelitian ini tidak banyak data sekunder yang digunakan. Data

sekunder yang dimaksud dalam penelitian ini adalah referensi berupa

33

Aditya Ramadhan, 2017 PENGARUH KEMIRINGAN DASAR MELINTANG PADA TIKUNGAN TERHADAP POLA PERUBAHAN MORFOLOGI SUNGAI Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi

literatur (text book) dan jurnal yang menunjang sebagai landasan

pemikiran dalam penelitian ini.

D. Peralatan dan Bahan

Beberapa peralatan dan bahan perlu disiapkan sebelum penelitian ini

dilaksanakan. Berikut ini peralatan yang diperlukan :

1. Pompa berkapasitas 450 lt/menit untuk mengalirkan debit

2. Alat ukur debit V-notch

3. Bak pemodelan tempat membuat model saluran

4. Bak penenang dan Bak sirkulasi

5. Benda apung dari styrofoam untuk mengukur kecepatan aliran

6. Stopwatch

7. Pita ukur

8. Kamera

Bahan yang diperlukan, yaitu :

1. Pasir berdistribusi homogen sebagai material pembuatan model saluran

2. Kayu dengan penampang 2/5 cm sepanjang 11 m sebagai referensi

elevasi acuan

3. Benang untuk mempermudah pembuatan grid pada model dan untuk

menandai titik-titik yang diteliti

4. Bola plastik/styrofoam

E. Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan membuat pemodelan sungai di

Laboratorium Pemodelan Saluran. Simulasi yang akan dilaksanakan

diklasifikasikan menjadi dua kelompok parameter, yaitu parameter simulasi dan

parameter amatan. Parameter simulasi antara lain variasi kemiringan dasar

melintang (e) dan waktu (t). Sedangkan parameter amatan adalah kecepatan aliran

(v) dan besar gerusan.

34


Variasi kemiringan melintang (e) yang dimaksud adalah variasi

superelevasi pada dasar saluran. Pengujian akan dilakukan pada 5 seri, yaitu :

1. Seri I; penampang trapesium dengan kemiringan melintang

e1 = 0%

Gambar 3.1. Profil penampang pada seri I

2. Seri II; penampang trapesium dengan kemiringan melintang

e2 = 10%

Gambar 3.2. Profil penampang pada seri II

35


3. Seri III; penampang trapesium dengan kemiringan melintang

e3 = 15%

Gambar 3.3. Profil penampang pada seri III

4. Seri IV ; penampang trapesium dengan kemiringan melintang

e4 = -10%

Gambar 3.4. Profil penampang pada seri IV

5. Seri IV ; penampang trapesium dengan kemiringan melintang

e4 = -15%

Gambar 3.5. Profil penampang pada seri V

36


Secara garis besar tahapan penelitian adalah sebagai berikut :

1. Persiapan bahan dan peralatan

2. Pengujian saringan (sieve test) untuk diperoleh distribusi ukuran pada

material pasir yang digunakan.

Gambar 3.6 Proses pengujian saringan menggunakan Sieve Shaker

(Dokumentasi Pribadi)

Berikut adalah hasil pengujian saringan pada material pasir yang

digunakan pada percobaan.

Tabel 3.1 Perhitungan distribusi ukuran butiran

No.

Saringan

Diameter

Saringan

(mm)

Berat

Saringan

(gr)

Berat

Tanah

Tertahan

+

Saringan

(gr)

Berat

Tanah

Tertahan

(gr)

%

Tanah

Tertahan

%

Tanah

Lolos

4 4.75 395 395 0 0.0% 100.0%

10 2 435 455 20 3.8% 96.2%

20 0.85 425 585 160 30.8% 65.4%

40 0.425 405 560 155 29.8% 35.6%

80 0.18 325 395 70 13.5% 22.1%

120 0.125 380 425 45 8.7% 13.5%

200 0.075 385 425 40 7.7% 5.8%

Pan 230 260 30 5.8%

Jumlah = 520 100%

37


Gambar 3.7 Grafik distribusi ukuran butir

Berdasarkan hasil pengujian saringan, diperoleh distribusi ukuran

butiran sebagaimana ditampilkan pada grafik di atas dengan d50 = 0,61

mm dan d65 = 0,9 mm. Sebagai kontrol, perlu diketahui ukuran butiran

pasir minimum (yang berada pada kondisi kritis) pada kecepatan geser

yang terjadi. Besar kecepatan geser (U*) dapat diperoleh dari

persamaan (14) sebagai berikut.

𝜏𝜃 = 𝜌. 𝑈∗2 = 𝜌. 𝑔. ℎ. 𝐼

maka,

𝑈∗2 = √𝑔. ℎ. 𝐼

dengan h = R = 0,032 m (jari – jari hidraulik untuk saluran sempit),

dan I adalah kemiringan melintang (0,0033). Sehingga diperoleh nilai

kecepatan geser :

𝑈∗2 = √9,81. 0,032. 0,0033 = 0,056 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Berdasarkan grafik Shields (Lampiran IV), pada kecepatan geser 0,056

m/detik ukuran diameter butiran yang mengalami kondisi kritis adalah

3,65 mm. Sehingga, karena nilai d50 (0,61mm) < dkritis (3,65mm), maka

media pasir dapat digunakan.

38


3. Pemadatan media pasir pada bak pemodelan

Gambar 3.8 Proses penghamparan dan pemadatan pasir


4. Penarikan trase rencana saluran

5. Pembuatan saluran pada seri yang akan diuji. Direncanakan parameter

saluran ;

Gambar 3.9 Sketsa penampang saluran

a. lebar dasar (B1) = 25 cm

b. lebar saluran (B2) = 37 cm

c. kedalaman saluran (H) = 6 cm

d. kedalaman aliran (h) = 4 cm

e. tinggi jagaan (f) = 2 cm

f. sudut belokan (φ) = 900

g. jari-jari tikungan (rc) =(360𝜑⁄ ) × 𝐵 (Hey, 1983)

=(36090⁄ ) × 37 = 148 𝑐𝑚

39


h. kemiringan talud = 1 : 1

i. kemiringan saluran = 0,0033

Gambar 3.10 Proses setelah pemadatan tanah dan pembuatan trase saluran


6. Memasang patok ukur melintang saluran berupa benang sebagai

referensi elevasi dalam mengukur gerusan.

Gambar 3.11. Pemasangan Patok Ukur


40


7. Menyiapkan formulir pengukuran dan mengukur elevasi dasar sebelum

pengaliran.

8. Memulai running dengan menyalakan pompa sirkulasi dan mengatur

debit agar stabil. Timer mulai menghitung waktu.

Gambar 3.12 Proses pengaliran


9. Mengatur debit bukaan dan mengukur debit secara volumetrik

Gambar 3.13 Pengukuran tinggi air di atas ambang


Pada penelitian ini, direncanakan model dialiri debit dengan

ketinggian air di atas v-notch sebesar 8 cm. Bila dikonversi kedalam

satuan debit (liter/detik), maka debit yang digunakan adalah:

41


Pada persamaan (19),

Q = (8

15) √2g . Cd . tan (

θ

2) (Hef)

5 2⁄

dengan Hef adalah tinggi energi efektif yang diperoleh dari persamaan

(20),

Hef = h + δHt

dimana ;

ketinggian air di atas ambang, h = 0,08 m

koreksi tinggi energi pada celah 90º, δHt = 0,0008 m (Gambar 2.11)

koefisien debit untuk celah 90º, Cd = 0,578 (Gambar 2.12)

maka,

Hef = 0,08 + 0,0008 = 0,0808 m

Q = (8

15) √2.9,81 .0,578 . tan (

90

2) (0,081)5 2⁄ = 0,002533 𝑚3/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

Untuk memastikan besaran debit pada pengaliran, dilakukan pula

pengukuran debit secara volumetrik menggunakan ember dan

stopwatch.

.

Gambar 3.14 Pengukuran debit menggunakan metode volumetrik


Tabel 3.2 Perhitungan debit secara volumetrik

Volume

(liter)

Durasi

(detik)

Q

(liter/s)

Qrerata

(liter/s)

13.4 4.95 2.707

2.679 13.4 5.13 2.612

13.4 4.93 2.718

42


10. Mengukur kecepatan dan pola aliran air menggunakan serbuk gergaji.

Gambar 3.15 Pengukuran pola aliran dan kecepatan


11. Running dilakukan masing-masing seri sampai keadaan stabil tercapai

(tidak terjadi degradasi maupun agradasi).

12. Setelah mencapai kondisi stabil, pompa dimatikan dan dilakukan

pegukuran kedalaman dasar saluran pada setiap grid pengamatan.

Gambar 3.16 Pengukuran elevasi dasar setelah pengaliran


13. Setelah semua pengukuran selesai, sisa air kotor dibersihkan dari

model

14. Prosedur diatas mulai dari poin ke-3 diulangi untuk masing-masing

Seri dan durasi pengujian.

43


Gambar 3.17 Desain Model

44


F. Variabel yang Diteliti

Dalam penelitian ini pengaruh dan efektifitas kemiringan dasar saluran

dievaluasi terhadap perubahan morfologi yang terjadi. Maka variabel yang perlu

diambil dari setiap running adalah kecepatan aliran longitudinal, pola aliran yang

terjadi, kemiringan dasar/super elevasi, penampang melintang setelah pengaliran

dan besar volume agradasi dan degradasi.

G. Rancangan Acak Kelompok

Pada penelitian yang menggunakan media percobaan yang heterogen,

perlu dilakukan analisis varian pada RAK (Rancangan Acak Kelompok).

Pengelompokan dan pengacakan tersebut bertujuan untuk mengontrol keragaman

yang timbul dan mengurangi besarnya galat percobaan. Pemisahan kelompok

dapat berupa pemisahan tempat, dimensi bahan, waktu, dan lain-lain yang bukan

merupakan faktor yang diteliti.

Pada penelitian ini dilakukan pengelompokan berdasarkan pengulangan

pada durasi waktu yang sama dengan lima kali perlakuan. Berikut ini adalah tabel

pangamatan dengan perlakuan dan pengelompokannya.

Tabel 3.3. Hasil Pengamatan

Kelompok* Total Rerata

Perlakuan 1 2 3

e = 0%

e = 10%

e = 15%

e = -10%

e = -15%

Total

*) Keterangan : Kelompok berdasarkan replikasi pengujian

Selanjutnya dihitung faktor koreksi (FK), derajat bebas (db), jumlah kuadrat (JK),

kuadrat tengah (KT), dan F hitung dengan persamaan berikut :

45


FK =(𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙)2

𝑝.𝑢

JKT = ∑ 𝑋2 − 𝐹𝐾

JKP = ∑𝑃2

𝑢− 𝐹𝐾

JKK = ∑𝑈2

𝑃− 𝐹𝐾

JKGalat = JKT – JKP – JKK

KTP =𝐽𝐾𝑃

𝑑𝑏 𝑝

KTK =𝐽𝐾𝐾

𝑑𝑏 𝑘

KTG =𝐽𝐾𝐺

𝑑𝑏 𝑔

F Hitung =𝐾𝑇𝑃

𝐾𝑇𝐺

Setelah perhitungan selesai, maka nilai tersebut dimasukkan ke tabel sidik ragam

berikut.

Tabel 3.4 Tabel Sidik Ragam

SK Db JK KT Fhit Ftab

Perlakuan dbp = p - 1 JKP KTP KTP/KTG dbp, dbs

Kelompok dbk = u – 1 JKK KTK KTK/KTS dbk, dbs

Sisa pj-(p+j)+1 JKG KTG

Total pj-1 JKT

Kaidah keputusan ditentukan berdasarkan F hitung dan F tabel. Apabila F

hitung ≤ F tabel, maka terima H0, berarti kelompok atau perlakuan tidak

berpengaruh nyata. Sedangkan bila F htung > F tabel, maka tolak H0 yang berarti

kelompok atau perlakuan berpengaruh nyata.

46


H. Kerangka Pikir Penelitian

Berikut ini adalah kerangka konsep pemecahan masalah yang telah dirumuskan serta hubungan diantara variabel – variabel

yang diteliti.

Gambar 3.18. Alur Pikir Penelitian

𝜏0 = 𝜌. 𝑔. ℎ. 𝐼

𝑎𝑐 =𝑣2

𝑟𝑐 ∆𝑧 =

𝑣2.𝑤

𝑔 .𝑟𝑐

𝜏0 = 𝜌. 𝑔 (𝑈2

𝐶2)

Diameter

butiran sedimen

Tegangan

Kritis (τc)

𝜏𝑐 = 𝑥. 𝜌. 𝑔. ℎ. 𝐼

𝜏𝑐 < 𝜏0

𝜏𝑐 > 𝜏0

Tengensial

Pola Aliran pada

Tikungan Sungai

Gaya Sentrifugal

Kecepatan Aliran Superelevasi

Radial Vertikal

Helicoidal

Tegangan Geser(τ0)

Kedalaman aliran

Stabil

Berat sendiri

Uji model fisik

laboratorium Degradasi

Kemiringan dasar

melintang

47


I. Diagram Alir Proses Penelitian

Gambar 3.19. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Kajian Pustaka

Persiapan Alat dan Bahan Penelitian

Analisa Data :

Kecepatan Aliran

Pola Aliran (manual/CAD dan SMS 8.1)

Volume agradasi dan degradasi

Evaluasi dan

Kesimpulan

Selesai

Pembuatan Model dengan 5 Seri :

Seri I ; e = 0% (3kali pengulangan)

Seri II ; e = 10% (3kali pengulangan)

Seri III ; e = 15% (3kali pengulangan)

Seri IV ; e = -10% (3kali pengulangan)

Seri V ; e = -15% (3kali pengulangan)

Pengaliran Model Sungai

Pengambilan Data pada setiap seri, meliputi :

Data kecepatan

Pola Aliran

Elevasi/situasi penampang

BAB III METODE PENELITIANrepository.upi.edu/31688/6/S_TS_1305452_Chapter 3.pdf1. Pompa berkapasitas...

Documents

Transcript of BAB III METODE PENELITIANrepository.upi.edu/31688/6/S_TS_1305452_Chapter 3.pdf1. Pompa berkapasitas...