KAJIAN HIDRAULIKA BANGUNAN PELIMPAH SAMPING

(SIDE CHANNEL SPILLWAY) BENDUNGAN SUKAMAHI

DENGAN UJI MODEL FISIK SKALA 1:30

Bachtiar Ahmad Saifi1, Heri Suprijanto

2, M. Janu Ismoyo

2

1Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya

2Dosen Jurusan Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya

e-mail: bachtifile@gmail.com

ABSTRAK

Salah satu pengendali banjir yang direncanakan untuk mengatasi banjir Jakarta ialah dengan

dibangunnya Bendungan Sukamahi di hulu sungai Ciliwung. Salah satu tahapan yang harus dilalui

untuk memperoleh kesempurnaan desain adalah dengan melakukan uji model fisik hidrolika pelimpah.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui fenomena hidraulik Bendungan Sukamahi dengan

uji model fisik skala 1 : 30.

Dalam kajian hidrolika pada model fisik ini, analisa hidrolika pada saluran pengelak menggunakan

persamaan kontinuitas. Untuk pelimpah, menggunakan persamaan kontinuitas dengan perhitungan

koefisien debit (Cd) metode USBR dengan mempertimbangkan pola oprasiannya sebagai dry dam.

Untuk analisa hidrolika pada saluran samping menggunakan persamaan momentum. Untuk saluran

transisi (atas dan bawah), saluran peluncur (atas dan bawah), dan saluran hantar hilir menggunakan

persamaan energi dengan metode perhitungan tahapan standar. Sedangkan untuk analisa hidrolika pada

peredam energi USBR tipe II menggunakan persamaan momentum dan kontinuitas kenaikan mendadak.

Bangunan pelimpah dan saluran samping mampu mengalirkan Q100th, Q1000th, dan QPMF dengan sisa

tinggi jagaan 1,05 m. Perhitungan tinggi muka air saluran transisi atas mendekati hasil pengujian. Pada

saluran peluncur atas dipasang aerator tipe groove pada elevasi +577,591. Perhitungan tinggi muka air

saluran transisi bawah mendekati hasil pengujian. Pada saluran peluncur bawah dipasang dua aerator

tipe groove pada elevasi +554,461 dan +539,75. Pada peredam energi elevasi muka air tertinggi untuk

Q1000th +539,69 dimana elevasi puncak dinding +542,00. Dengan memperhalus bentuk penampang

saluran hantar hilir, aliran yang berombak mulai tereduksi.

Kata kunci: Analisa hidraulika, pelimpah samping, dry dam, peredam energi USBR tipe II

ABSTRACT

One of flood control plans to reduce floods in Jakarta is constructing Sukamahi dam in upstream Ciliwung river. One of planning stages to obtain the perfection design is performing physical model

test. The purpose of this thesis is to understand the hydraulics phenomenon in Sukamahi dam with

physical model test scale 1:30. In this study, for the hydraulic analysis of outlet works is using continuity equation. For the

spillway using the continuity equation with discharge coefficient (Cd) determining by USBR method

with considering the operation as dry dam. For the hydraulic analysis of side channel is using

momentum equation. For the trantition channel and chutes channel using standard method. And for the

hydraulics analysis of USBR type II stilling basin is using momentum and sudden rise continuity

equations.

The spillway and side channel capable of flowing Q100th, Q1000th, and QPMF with freeboard 1,05m.

The calculation of water level in top transition channel can be approach with measurement result. On

the chutes channel (top) modified with a groove aerator’s types at elevation +577,591. The bottom

transition channel shows the water level calculation can be approach with measurement results. In

bottom chutes channel modified with two groove aerator’s types at elevation +554,461 and +539,75. In

the stilling basin, for the higest water level Q100th at elevation +538,93, Q1000th at elevation +539,69,

and elevation peak of the wall +542,00. By refining the shape of downstream water way, the wavy flow

no longer found.

Keywords: Hydraulic analize, side channel spillway, dry dam, USBR Type II stilling basin.

1. PENDAHULUAN

Sungai Ciliwung adalah salah satu

sungai terpenting di Tatar Pasundan,

Pulau Jawa - Indonesia, terutama karena

melalui wilayah ibukota DKI Jakarta, dan

kerap menimbulkan banjir tahunan di

wilayah hilirnya. Banjir yang melanda

Ibukota DKI Jakarta berasal dari kiriman

Gunung Pangrango melalui Bendung

Katulampa.

Untuk mengatasi permasalahan

diatas, diperlukan perencanaan bangunan

untuk mengatasi banjir di ibukota Jakarta

yaitu dengan dibangunnya Bendungan

Sukamahi di hulu sungai Ciliwung.

Maksud dari penelitian ini adalah

untuk mempelajari perilaku hidraulika

pada saluran pengelak berpintu dan pada

sistem pelimpah tipe pelimpah samping

(side channel spillway) dengan uji model

fisik.

Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengetahui kondisi aliran di sistem

bangunan pelimpah yang meliputi

kedalaman aliran, kecepatan, dan

bilangan Froude pada sistem pelimpah

dan untuk mengetahui tingkat keamanan

terhadap bahaya kavitasi dan aliran getar.

2. METODE PENELITIAN

2.1. Analisa Hidrolika Pelimpah a. Aliran Pada Pelimpah

Bangunan pelimpah samping adalah

bangunan pelimpah yang saluran

peluncurnya berposisi menyamping

terhadap saluran pengatur aliran di

hulunya. Saat mengalirkan debit banjir

abnormal, perbedaan elevasi permukaan

air di hulu dan di hilir bendung pengatur

tidak kurang dari dua per tiga kali tinggi

air di atas mercu bendung tersebut

(Sosrodarsono 1989;190).

b. Debit Pelimpah

Rumus debit yang melewati pelimpah

dengan penampang segiempat.

(1)

dengan:

Q = debit yang melewati pelimpah

(m3/dt)

C = koefisien limpahan

L = lebar efektif mercu pelimpah (m)

H = tinggi tekanan air di atas mercu

(m)

c. Koefisien Debit

Beberapa faktor yang mempengaruhi

besarnya koefisien debit (C) adalah:

1. Kedalaman air di dalam saluran

pengarah aliran.

2. Kemiringan lereng udik bendung

3. Tinggi air diatas mercu bendung

4. Perbedaan antara tinggi air rencana

pada saluran pengatur aliran yang

bersangkutan.

Penentuan nilai “C” pada berbagai

bangunan pelimpah dapat dilihat pada

Gambar 1 sampai Gambar 3.

Gambar 1. Koefisien debit dipengaruhi

oleh faktor P/Ho.

Sumber: Anonim, 1997:379.

Gambar 1. Koefisien debit dipengaruhi

oleh faktor He/Ho.

Sumber: Anonim, 1997:378.

Gambar 3. Koefisien debit dipengaruhi

oleh faktor Hd/Ho.

Sumber: Anonim, Anonim, 2015:105.

3/2C.L.HQ

d. Tinggi Muka Air di Atas Pelimpah

Kecepatan aliran teoritis pada

pelimpah dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut (Chow, 1985:378):

(2)

(3)

(4)

dengan:

Q = debit aliran (m3/dt)

L = lebar efektif pelimpah (m)

Vz = kecepatan aliran (m/dt)

g = percepatan gravitasi (m/dt2)

Z = tinggi jatuh atau jarak vertikal dari

permukaan hulu sampai lantai

kaki hilir (m)

Hd = tinggi tekanan di atas mercu

bendung (m)

hz = kedalaman aliran di kaki pelimpah

(m)

Fz = bilangan froude di kaki pelimpah

Gambar 4. Muka Air di Atas Tubuh

Pelimpah.

Sumber: Chow, 1985:363.

e. Lebar Efektif Pelimpah

Lebar efektif merupakan hasil

pengurangan lebar sesungguhnya dengan

jumlah seluruh kontraksi yang timbul

pada aliran air yang melintasi mercu

pelimpah tersebut (Sosrodarsono,

1989:182).

(5)

dengan:

L = lebar efektif pelimpah (m)

L’ = lebar pelimpah sebenarnya (m)

N = jumlah pilar-pilar di atas mercu

Kp = koefisien kontraksi pilar

Ka = koefisien kontraksi dinding

samping

H = tinggi tekanan total di atas mercu

pelimpah (m)

2.2. Saluran Samping

Pada bangunan saluran samping akan

terjadi proses peredaman energi, maka

saluran tersebut akan menerima beban

hidrodinamis berupa hempasan (impact)

aliran air dan gaya-gaya vibrasi, sehingga

saluran ini harus dibangun di atas pondasi

batuan yang kokoh. Perencanaan teknis

hidraulika khususnya aliran di saluran

samping dapat didekati menggunakan

persamaan momentum seperti berikut:

(6)

dengan:

∆y = tinggi muka air di section n (m)

Q1 = debit di section n-1 (m3/dt)

Q2 = debit di section n (m3/dt)

v1 = kecepatan section n-1 (m/dt)

v2 = kecepatan di section n (m/dt)

2.3. Saluran Transisi

Saluran transisi direncanakan agar

debit banjir rencana yang akan disalurkan

memberikan kondisi yang paling

menguntungkan, baik pada aliran di

dalam saluran transisi tersebut maupun

pada aliran permulaan yang akan menuju

saluran peluncur, dimana pada aliran

permulaan yang akan menuju saluran

peluncur diharapkan terjadi aliran kritis,

karena pada potongan ini merupakan titik

kontrol sebagai awal perhitungan

kedalaman secara hidrolik.

Untuk bangunan pelimpah yang

relatif kecil, biasanya saluran ini dibuat

dengan dinding tegak yang makin

menyempit ke hilir dengan inklinasi

sebesar 12°30' terhadap sumbu saluran

peluncur.

Perhitungan hidrolika pada saluran

transisi mengkondisikan aliran di ujung

saluran transisi adalah subkritis dan di

hilir kritis sesuai dengan Rumus

Bernoulli, adalah sebagai berikut:

)hHd2g(ZV zz

zz .hVL

Q

z

z

1

g.h

VF

).HK2(N.KL'L ap

1

12112

21

1 )()(

)(

)2(

Q

QQvvv

QQ

vvi

g

Qy

(El. Dasar hilir) + = (El. Dasar hulu)

+ (7)

dengan:

hb = kedalaman aliran masuk ke dalam

saluran transisi (m)

vb = kecepatan aliran masuk ke dalam

saluran transisi (m/det)

hc = kedalaman kritis pada ujung hilir

saluran transisi (m)

vc = kecepatan aliran kritis pada ujung

hilir saluran transisi (m/det)

K = koefisien kehilangan tinggi

tekanan yang disebabkan oleh

perubahan penampang lintang

saluran transisi (0,1 - 0,2)

hm = kehilangan total tinggi tekan (m)

Gambar 5. Skema aliran dalam kondisi

aliran kritis di ujung saluran

transisi

Sumber: Sosrodarsono, 1989: 204

2.4. Saluran Peluncur

Saluran peluncur merupakan saluran

pembawa dari ujung hilir saluran transisi

atau ujung hilir ambang pelimpah (tanpa

saluran transisi) sampai ke peredam

energi. Saluran ini direncakanan dengan

aliran super kritis, dengan F > 1.

Persamaan kekekalan energi pada

pias penampang saluran transisi dan

peluncur adalah sebagai berikut:

Z1 = So.∆x + h1 + z2 (8) (2-13)

Z2 = h2 +z2 (9) (2-14)

Kehilangan tekanan akibat gesekan

adalah:

hf = Sf . ∆x = ½ ( S1 + S2 ) ∆x (10)

Dengan kemiringan gesekan Sf

diambil sebagai kemiringan rata-rata pada

kedua ujung penampang atau 𝑆̅f, Maka

persamaan di atas dapat ditulis:

Z1 +α1. =Z1+α2. + hf + he (11)

Gambar 6. Penampang memanjang

saluran peluncur yang

disederhanakan.

Sumber: Chow, 1985:239

Aliran Getar Pada suatu saluran peluncur yang

panjang terdapat bahaya aliran yang tidak

stabil yang disebut sebagai aliran getar

(slug/pulsating flow). Apabila panjang

saluran tersebut > 30 meter, maka harus

dikontrol dengan cara menghitung

bilangan “vendernikov (V) “ dan

bilangan “Montuori (M)”.

Bilangan Vendernikov (V)

V = (12)

Bilangan Montuori (M)

M2 = (13)

dengan:

b = lebar dasar saluran (m)

v = kecepatan aliran (m/dt)

g = percepatan gravitasi (= 9,81 m/dt2)

P = keliling basah (m)

d = kedalaman hidraulik (m)

I = kemiringan rerata gradien energi

= sudut gradien energi

L = panjang saluran (m)

Untuk perhitungan dari kedua

persamaan tersebut selanjutnya diplotkan

pada Gambar 7 untuk mengetahui timbul

tidaknya aliran getar.

2g

vh

2

bb

m

2

c

2

b

2

cc h

2g

vvK

2g

vh

2g

V2

1

2g

V2

2

gdcosθ3P

bv2

gILcosθ

v 2

Gambar 7. Kriteria aliran getar

Sumber: Anonim, 2010:159

2.5. Peredam Energi

Sebelum aliran air di alirkan ke

sungai harus diperlambat dan dirubah

pada kondisi aliran sub-kritis, untuk

menghindari gerusan geometri dasar

sungai dan tebing.

Rumus hidrolika struktur yang

digunakan dalam perhitungan pada kolam

olakan datar sebagai berikut:

Bilangan Froude di akhir saluran

peluncur:

(14)

Kedalaman aliran setelah loncatan

(kedalaman konjugasi)

(15)

Panjang loncatan hidrolis pada kolam

olakan (Raju, 1986 : 194)

L = A (y2 – y1) (16)

Dimana A bervariasi dari 5,0 sampai

6,9 , atau secara empirik dapat digunakan

grafik pada Gambar 8. (Sosrodarsono,

1989:222).

Gambar 8. Panjang loncatan hidrolis

Sumber: Sosrodarsono, 1989:222

2.6. Loncatan Hidrolis

Apabila tipe aliran disaluran berubah

dari aliran superkritis menjadi subkritis

maka akan terjadi loncatan air. Loncatan

air merupakan contoh bentuk aliran

berubah cepat (rapidly varied flow).

Loncatan hidrolis yang terjadi pada

dasar mendatar, terdiri dari beberapa jenis

yang berbeda-beda. Sesuai dengan

penelitian yang dilakukan oleh biro

reklamasi Amerika Serikat. Jenis tersebut

dapat dibedakan berdasarkan bilangan

froude aliran yang terlibat, antara lain

(Chow, 1997 : 347):

1. Untuk F=1, terjadi loncatan yang

berombak;

2. Untuk F=1,7 sampai 2,5, terjadi

loncatan lemah;

3. Untuk F= 2,5 sampai 4.5, terjadi

loncatan berisolasi;

4. Untuk F = 4,5 sampai 9, terjadi

loncatan tunak;

5. Untuk F = lebih dari 9, terjadi loncatan

kuat.

Pada peristiwa loncatan hidraulik,

komponen dasar yang berpengaruh pada

perhitungan energi adalah persamaan

momentum yang digambarkan pada

Gambar 9 berikut.

Gambar 9. Persamaan momentum dalam

loncatan hidrolis.

Sumber: Raju, 1986:12

Didapatkan persamaan:

(17)

Dengan:

h1 = tinggi muka air hulu (m)

h1 = tinggi muka air hilir (m)

F1 = Bilangan Froude hulu

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Bilangan Montouri (M2)

Bila

ng

an V

end

ern

iko

v (V

) Daerah aliran getar

Daerah tanpa aliran getar

1

11

h.g

VF

18F12

hh

2

11

2

18F1

2

1

h

h 2

1

1

2

2.7. Saluran Pengelak

Untuk menghitung kehilangan di

saluran pengelak digunakan rumus:

Hf = kin.V2/2g + kbend.V

2/2g +

(f.L.V2/(2g.D))+ koutV

2/2g (18)

Dengan :

Hf = kehilangan tinggi tekan (m),

kintrance = koefisien pemasukan,

kbend = koefisien belokan,

kout = koefisien pengeluaran,

V = kecepatan di saluran pengelak

2.8. Kavitasi

Kavitasi adalah suatu kejadian yang

timbul dalam aliran dengan kecepatan

begitu besar, sehigga tekanan air menjadi

lebih kecil dari pada tekanan uap air

maksimum di temperatur itu. Proses ini

menimbulkan gelembung-gelembung uap

air yang dapat menimbulkan erosi pada

konstruksi (Patty, 1995:99).

Suatu bentuk persamaan untuk

memperkirakan kavitasi berupa

parameter tak berdimensi, merupakan

hubungan antara gaya pelindung terhadap

kavitasi (ambient pressure) dan penyebab

kavitasi (dynamic pressure) disebut

indeks kavitasi. Perhitungan kavitasi

dengan persamaan berikut:

(19) (2-49)

(20) (2-50)

Jika P Pv, maka 1 = -Cp

dengan:

= indeks kavitasi

Po = ambient pressure (kPa) 1kPa =

1000 N/m2

= Pa + Pg

Pa = tekanan atmosfir (=101 kPa)

Pg = . g . h = tekanan setempat (kPa)

h = tinggi muka air (m)

Pv = tekanan uap (kPa)

= massa jenis cairan (kg/m3)

Vo = kecepatan aliran (m/dt)

Cp = koefisien kavitasi

P = tekanan setempat (kPa)

1 = angka batas kavitasi

Kriteria kavitasi :

> 1 : tidak terjadi kavitasi

≤ 1 : terjadi kavitasi

3. ANALISA DAN PEMBAHASAN

3.1. Pola Operasi

Bendungan Sukamahi difungsikan

sebagai dry dam dengan pola operasi Q2th

sampai Q50th mengalirkan debit banjir

outflow hanya melalui saluran pengelak,

dan Q100th, Q1000th, dan QPMF mengalirkan

debit banjir outflow melalui saluran

pengelak dan pelimpah. Debit yang

digunakan sebagai berikut.

Tabel 1. Debit banjir outflow

Sumber: P.T. Indra Karya Konsultan

3.2. Saluran Pengelak

Debit aliran melalui saluran pengelak

dengan pintu di inlet (Seri final) dengan

diameter 1,6 m dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut:

Q1 = Q2

A1V1 = A2V2

V2 = (A1/ A2) . V1

maka,

HT = ∑ hL

= hinlet + hbend + hfriction + houtlet

= Kinlet (V1

2

2.g) + Kbend (

V22

2.g) + f.L(

V22

2.g.D)

+ Kout(V2

2

2.g)

2

Vρ

PvPoσ

2

0

2

Vρ

PoPC

2

0

p

Kala Ulang

(Tahun)

Qoutflow

(m3/dt)

Q2th 27,37

Q5th 30,13

Q10th 31,59

Q25th 33,18

Q50th 34,12

Q100th 41,00

Q1000th 73,83

QPMF 250,74

Ele

vasi

(m)

Jarak

(m)

= Kinlet (V1

2

2.g) + Kbend (

(A1/A2)2.V12

2.g) +

f.L((A1/A2)2.V1

2

2.g.D)+Kout(

(A1/A2)2.V12

2.g)

= (V1

2

2.g) (K𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡 + K𝑏𝑒𝑛𝑑 (

A1

A2)

2

+

f. L ((A1/A2)2

D) + K𝑜𝑢𝑡 (

A1

A2)

2

)

= (V1

2

2.g) . ∑ K

V1 = (HT .2g

∑ K)

0,5

HT = 596,50 – 567,45 = 29,05 m.

Perhitungan selanjutnya sebagai

berikut:

A1 = 2,286 m2 (tapal kuda D=1,6 m)

A2 = 8,036 m2 (tapal kuda D= 3 m)

dari persamaan di atas diperoleh:

∑ K = 2,022

V1 = 16,790 m2/dt

Q = A1 . V1

= 2,286 . 16,790

= 38,378 m3/det

Dari perhitungan di atas didapatkan

ketinggian muka air waduk yang

disajikan pada tabel 2.

Tabel 2. Rekapitulasi Perhitungan Tinggi

Muka Air Waduk

TR

Debit Outflow

KR El. M.A

Waduk Perhitu

ngan Model

(th) (m3/dt) (m

3/dt) (%) (m)

2 26,97 27,370 1,47 +583,78

5 30,14 30,130 0,04 +587,85

10 31,59 31,590 0,02 +589,63

25 32,78 33,180 1,21 +590,07

50 35,79 34,120 4,67 +592,72

100 41,01 41,000 0,03 +596,80

1000 73,83 73,830 0,01 +597,64

PMF 249,3 250,74 0,56 +599,95

Sumber: Hasil Perhitungan

3.3. Pelimpah

Dari data debit yang sudah ditentukan

dilakukanlah perhitungan koefisien

pelimpah dengan menggunakan metode

USBR. Selanjutnya dilakukan

perhitungan tinggi muka air pada

pelimpah, dengan hasil profil muka air

sebagai berikut.

Gambar 10. Profil Muka Air Pelimpah

3.4. Saluran Samping

Perhitungan muka air dilakukan dari

hilir ke hulu, dikarenakan penampang

kontrol terletak pada akhir saluran

transisi, sehingga dapat diketahui tinggi

muka air di akhir saluran samping.

Contoh perhitungan:

Qoutflow 100th = 4,68 m3/det

jarak x = 15 m

El. Crest spillway = + 596,5

q = Q/bspill

= 0,312 m3/det

Cd = 1,90 m0,5

/det (uji model)

Ho = (q/Cd)2/3

= 0,30 m

maka, kedalaman kritis (dc) sebagai titik

kontrol: 1,37 m (hasil pengukuran).

q1 = Q/btrans

= 0,67 m3/det per satuan lebar

vc = q1/ dc

= 0,488 m/det

hvc = vc2/2g

= 0,01 m

Dengan persamaan Bernoulli,

dilakukan trial error :

d(0+15) + hv(0+15) = dc + hvc + 0,2(hvc -

hv(0+15))

Asumsi : d(0+15) = 1,371 m

maka:

hv(0+15) = 0,009 m

Ele

vasi

(m)

Jarak

(m)

Untuk langkah selanjutnya:

d(0+15) = 1,371 m

Luas (A) = 10,284 m2

v(0+15) = Q(0+15)/A = 0,455 m/det

hv(0+15) = v(0+15) 2/2g

= 0,011 m

0,2(hvc - hv(0+15)) = 0,00032 m

sebagai kontrol:

d(0+15) + hv(0+15) = dc + hvc + 0,2(hvc -

hv(0+15))

1,38 = 1,38 (memenuhi)

Didapatkan profil muka air sebagai

berikut

Gambar 11. Profil Muka Air Saluran

Samping

3.5. Saluran Transisi Atas dan Bawah

Metode yang digunakan dalam

perhitungan saluran transisi atas dan

bawah adalah metode tahapan standar.

Sehingga memiliki kesamaan dalam

perhitungannya.

Contoh perhitungan profil muka air

pada saluran transisi atas dengan debit

pengaliran Q100th , section 5 dan 6:

Saluran transisi section 6;

Q100th = 4,68 m3/dt

B6 = 6,87 m

Slope = 0,0006

Elevasi section 6 = 589,80 m

Datum = 583,80 m,

Z = 6 m

Sehingga:

H6 =

V6 =

Z6 + h6 + = 6 + 0,362 + 0,181

= 6,542 m

(R) =

Langkah perhitungan selanjutnya

sebagai berikut:

1. Lebar dasar section 5, b = 7 m

2. Panjang jarak section 5 sampai

section 6, ΔX = 7,050 m

3. Jarak datum, Z6 = 588,81 – 583,8

= 5,01 m

4. Coba-coba tinggi muka air pada

section 5, h = 1,569 m

5. Didapat, A = 10,98 m2 , P= 10,137m,

R =1,083 m.

6. Kecepatan Aliran V5 = 0,426 m/det

7.

8. Kehilangan akibat perubahan

penampang,

9. Kehilangan akibat faktor gesekan,

Dengan menggunakan persamaan (7)

maka persamaannya menjadi,

Z6 + h6 + = Z5 + h5 + - hf - he

6,542 = 6,542(memenuhi)

m 0,3629,81

6,874,68

g

BQ

3

2

3

2

m/det 884,1362,087,6

4,68 Q

m 181,09,81.2

884,1.1,03

2g

v.αhv

22

6

6

2g

v. α2

6

kritis)( 1.0,362 9,81

1,884

.

VFr c

chg

m 327,0593,7

485,2

6

6

m 152,09,81.2

426,0.1,03

2g

v.αhv

22

5

5

2g

v2

6

2g

v2

5

Ele

vasi

(m)

Jarak

(m)

Jarak

(m)

Ele

va

si

(m)

Didapatkan profil muka air sebagai

berikut

Gambar 12. Profil Muka Air Saluran

Transisi Atas

Gambar 13. Profil Muka Air Saluran

Transisi Bawah

3.6. Saluran Peluncur Atas dan Bawah

Metode yang digunakan dalam

perhitungan saluran peluncur atas dan

bawah adalah metode tahapan langsung.

Sehingga memiliki kesamaan dalam

perhitungannya.

Contoh perhitungan pada section 6

dan section 7;

Q1000th = 38,34 m3/dt (perhitungan)

B6 = 6,87 m

Slope = 0,667

Z6 = 29,80 m

Sehingga:

H6 =

V6 =

Z6 + h6 + = 29,80 + 1,47 + 0,735

= 32,005 m

(R) =

Langkah perhitungan selanjutnya

sebagai berikut:

1. Lebar dasar section 7, b = 5,58 m

2. Panjang jarak section 6 sampai

section 7, ΔX = 6,02 m

3. Jarak datum, Z7 = 28,89 m

4. Coba-coba tinggi muka air pada

section 7, h = 0,97 m

5. A= 5,43m2, P= 7,526m, R= 0,721m.

6. Kecepatan Aliran V7 = 7,06 m/det

7.

8. Kehilangan akibat perubahan

penampang,

9. Kehilangan akibat faktor gesekan,

Dengan menggunakan persamaan

(11) maka persamaannya menjadi,

Z6 + h6 + = Z7 + h7 + - hf - he

32,005 = 32,005 (memenuhi)

Cek bilangan Froude,

Didapatkan profil muka air sebagai

berikut:

m 1,479,81

6,8738,34

g

BQ

3

2

3

2

m/det 80,31,10

38,34 Q

m 735,09,81.2

80,3.1,03

2g

v.αhv

22

6

6

2g

v. α2

6

kritis)( 1.1,47 9,81

3,80

.

VFr c

chg

m 029,1809,9

1,10

6

6

m 543,29,81.2

02,7.1,03

2g

v.αhv

22

77

m 36,09,81.2

)80,302,7(0,2

2g

)vk(vhe

222

6

2

7

2g

v2

6

2g

v2

7

kritis)super ( 29,2.0,97 9,81

7,10

.

VFr

7

7 hg

Gambar 14. Profil Muka Air Saluran

Peluncur Atas

Gambar 15. Profil Muka Air Saluran

Peluncur Bawah

3.7. Peredam Energi

Peredem energi pada bendungan

Sukamahi menggunakan tipe peredam

energi USBR tipe II. Perhitungan tinggi

muka air pada peredam energi

dipengaruhi oleh hukum persamaan

momentum. Contoh perhitungannya adalah

sebagai berikut:

Q1000th = 73,83 m3/dt

b = 7 m

El. Dasar peredam energi = +531,500

Tinggi muka air dan kecepatan

sebelum loncatan didapat dari

perhitungan muka air saluran peluncur.

h1 = 0,58 m

v1 = 31,90 m/dt

r1 = 8,78 m (dari gambar)

r2 = Lj+r1

= 13,39

r0 = ; h0 =

, maka Lj = 71,08 m

Dengan cara cara coba-coba didapatkan

nilai h0 = 10,22 sehingga nilai h2 adalah

5,912 m.

Kontrol kedalaman konjugasi h2 hasil

perhitungan dengan menggunakan

persamaan energi spesifik, dengan contoh

perhitungan sebagai berikut: h2 = 5,91 m (Q1000th pada seri 4)

E2 = 6,07 m

Dengan asumsi h3 = h32 maka :

E3 = 8,61 m

Karena E3 > E2 maka h2 mengalami

kenaikan menjadi h2’ maka

E3 = E2’

8,61 =

dengan cara coba – coba didapatkan nilai

h2’ = 8,53 m.

Didapatkan profil muka air sebagai

berikut

1

11

g.h

VF

18F1

2

1hr

2

c00

1

2

r

r

1

2

h

h

1,35

1

1

j3,70F

h

L

2

2

2

222.g.h

qhE

2

2

291)2.9,81.(5,

(73,83/7)5,91E

ΔZ2.g.h

qhE

2

3

2

33

4,569)2.9,81.(3,

)7/83,73(3,69E

2

2

3

2

2

2

2)'2.9,81.(h

(73,83/7)'h

Gambar 16. Profil Muka Air Peredam

Energi

4. KESIMPULAN Dari analisa yang telah dilakukan,

maka kesimpulannya adalah sebagai

berikut :

1. Secara keseluruhan pendekatan

perhitungan dengan hasil uji model

fisik menunjukkan kesalahan relatif

yang cukup kecil dengan ketetapan

batas pengujian KR<10%, namun pada

saluran transisi bawah dengan

pengaliran debit Q1000th dan QPMF tidak

dapat diprediksi dikarenakan kondisi

aliran terdorong oleh debit yang keluar

dari saluran pengelak sehingga muka

air bergerak lebih cepat.

2. Secara keseluruhan kondisi hidrolika

aliran setelah perubahan desain

berdasarkan hasil uji model fisik

adalah sangat memuaskan, dengan

ditunjukkannya perbaikan aliran

setelah dilakukan uji alternative,

sehingga uji seri 5c diambil sebagai uji

final design. 3. Pada saluran transisi atas, saat

pengaliran debit Q1000th dan QPMF

dijumpai adanya aliran momentum

pada akhir saluran transisi, hal ini

disebabkan karena saluran transisi

yang pendek dengan sill setinggi 1 m

yang tidak dapat menahan aliran

momentum.

4. Peninggian sill pada saluran transisi

atas akan menimbulkan aliran balik

pada pelimpah yang akan berpengaruh

terhadap elevasi muka air waduk dan

memungkinkan terjadi overtoping

Sesuai pengujian model seri 4.

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1987. Design of Small Dams.

Oxford & IBH Publishing CO. New

Delhi Bombay Calcutta.

Anonim. 2010. Standar Perencanaan Irigasi,

Kriteria Perencanaan, Bagian

Bangunan Pengatur Debit. Jakarta:

Departemen Pekerjaan Umum.

Anonim. 2015. Laporan Akhir Uji Model

Fisik Bendungan Sukamahi Kabupaten

Bogor Propinsi Jawa Barat. Malang :

Jurusan Pengairan FT UB.

Chow, Ven Te. 1985. Hidrolika Saluran

Terbuka, terjemahan E.V. Nensi

Rosalina. Jakarta : Erlangga.

De Vries, M. 1987. Scalling Model

Hydraulic. Netherland: IHE Published

Falvey, Henry T. 1990. Cavitation in Chutes

and Spillways. United States

Department of The Interior : Bureau of

Reclamation.

Hager, Willi H. 1992. Energy Dissipators

And Hydraulic Jump, Dordrecht :

Kluwer Academic Publishers.

Novak, P. 1984. Developments In Hydraulic

Engineering 2. Elsevier Applied

Science Publishers London and New

York.

Patty, O.F. 1995. Tenaga Air. Surabaya:

Erlangga.

Peterka, A.J. 1984. Hydraulic Design of

Stilling Basins and Energy Dissipators.

United States Department of The

Interior : Bureau of Reclamation.

Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui Saluran

Terbuka, terjemahan Yan Piter

Pangaribuan B.E., M.Eng. Jakarta :

Erlangga.

Sosrodarsono, Suyono dan Tekeda, Kensaku.

1989. Bendungan Type Urugan.

Jakarta : Erlangga.

Subramanya, K. 1986. Flow In Open

Channels, New Delhi : Tata McGraw-

Hill Publishing Company Limited.

Triatmodjo, Bambang. 2008. Hidrolika II.

Yogyakarta : Beta Offset.

Yuwono, Nur. 1996. Perencanaan Model

Hidraulik. Yogyakarta: Laboratorium

Hidraulik dan Hidrologi UGM.

LAMPIRAN

Inle

t S

alura

n

Pen

gel

ak

Sal

ura

n S

ampin

g

Sal

ura

n P

eluncu

r

Ata

s

Sal

ura

n P

elu

ncu

r

Baw

ah

Sal

ura

n T

ransi

si

Baw

ah

Per

edam

Ener

gi

Sal

ura

n P

engel

ak

Sal

ura

n T

ransi

si

Ata

s W

ate

r w

ay

Aer

ato

r 1

Aer

ato

r 2

Aer

ato

r 3