PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR SPILLWAY DAN

PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE

TRAJECTORY BUCKET TERHADAP LONCATAN

HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI

TUGAS AKHIR

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh

diajukan oleh :

ARDIAN PRASETYA WICAKSANA

NIM : D100100003

NIRM : 10.6.106.03010.50003

kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

ii

iii

MOTTOMOTTOMOTTOMOTTO

“ ALLAH akan menolong hamba-Nya selama hamba itu menolong sesame saudaranya.”

--H.R. Muslim, Abu Daud, dan Turmuzi--

Rasulullah Shalallahu ‘alaihi wassalam bersabda : “Jika seseorang meninggal dunia, maka terputuslah amalannya kecuali tiga perkara

(yaitu): sedekah jariyah, ilmu yang bermanfat dan anak yang shalih” --H.R. Muslim : 1631--

“Perubahan adalah kata lain untuk berkembang atau mau belajar. Dan, kita semua

mampu melakukannya jika berkehendak.” -- Prof Charles Handy--

“Hampir semua pria memang mampu bertahan menghadapi kesulitan. Namun, jika Anda

ingin menguji karakter sejati pria, beri dia kekuasaan.” --Abraham Lincoln--

“Jalan awal terbaik untuk mewujudkan segala impian Anda adalah bangun dan bangkit

dari tempat tidur.” --Paul Valery--

“Seindah-indahnya harta adalah hati yang baik”

--Mario teguh--

PERSEMBAHANPERSEMBAHANPERSEMBAHANPERSEMBAHAN

Teruntuk :

≥ ALLAH SWT yang telah memberikan hidayah, dan kemudahan

dalam menuntut ilmu.

≥ Nabi Muhammad SAW sauri tauladan umat manusia.

≥ Kedua orang tua yakni bapak Sutrisno, S.Pd. dan ibu Dian

Ambarukmi, S.Pd. terima kasih atas segala doa dan nasihat yang

tak pernah berhenti sejak saya lahir.

≥ Kedua kakakku mas Didit dan mbak Arum, yang selalu memberikan

semangat dan sebagai contoh kesuksesan.

≥ Argyatmaja Paramanindhita yang menjadi salah satu alasan agar

saya cepat lulus dan sukses.

≥ Laboratorium Teknik Sipil yang telah memberiku kesempatan untuk

mengembangkan kemampuan ketekniksipilan.

≥ Keluarga Mahasiswa Teknik Sipil, saya akan selalu jadi bagianmu.

≥ Seluruh teman” asisten, teman” KMTS, dan teman” angkatan 2010

yang selalu membantuku dalam berbagai hal.

PRAKATA

ا���ر��ت��� ا����������

Alhamdulilah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusunan dapat

menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir berupa penelitian

laboratorium yang berjudul “Pengaruh Variasi Kemiringan Tubuh Hilir Spillway

dan Penempatan Baffle Blocks pada Kolam Olak Trajectory Bucket terhadap

loncatan hidrolis dan peredaman energy”.

Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk

menyelesaikan program studi S-1 pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penulis mengucapkan

terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak memberikan dukungan

sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Kemudian dengan selesainya Tugas Aklhir ini penulis juga mengucapkan

terima kasih kepada :

1). Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2). Bapak Mochamad Solikin, S.T., M.T., PhD., selaku Ketua Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3). Bapak Jaji Abdurrosyid, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama sekaligus

sebagai Ketua Tim Penguji.

4). Bapak Ir. A. Karim Fatchan, M.T., selaku Pembimbing Pendamping

sekaligus sebagai Sekertaris Tim Penguji.

5). Bapak Ir. Hermono S.B., M.Eng., selaku Anggota Tim Penguji.

6). Ir. Aliem Sudjatmiko, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

7). Bapak Ir. A. Karim Fatchan, M.T., selaku Kepala Laboratorium Program

Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta

8). Bapak Joko Setiawan, S.T., selaku Laboran Laboratorium Program Studi

Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta

9). Bapak Rohani, S.Pd., selaku Sekretaris Tata Usaha Program Studi Teknik

Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta

10). Sdr. Pembra Juned Adipura, S.T. selaku teman penelitian.

11). Pihak-pihak lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

Semoga segala bantuan yang diberikan, senantiasa mendapatkan ridho dari

Allah SWT dan semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita

semua. Amin

ا��� ��ت��� �ا��������م�

Surakarta, Juli 2014

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN .................................................................................... iii

MOTTO ................................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN .................................................................................................... v

PRAKATA .............................................................................................................. vi

DAFTAR ISI ............................................................................................................ viii

DAFTAR TABEL ................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xi

DAFTAR ISTILAH ................................................................................................ xiii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiv

ABSTRAKSI ............................................................................................................ xv

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ........................................................................... 2

C. Tujuan Penelitian ............................................................................ 2

D. Batasan Masalah.............................................................................. 2

E. Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 4

BAB III. DASAR TEORI

1. Tipe Aliran Pada Bendung

A. Aliran Pada Saluran Terbuka .................................................... 6

B. Debit Aliran ............................................................................... 7

C. Klasifikasi Aliran ...................................................................... 8

D. Loncatan Hidrolis ...................................................................... 9

2. Mercu Pelimpah .............................................................................. 11

3. Peredam Energi Tipe Trajectory Bucket ......................................... 13

BAB IV. METODE PENELITIAN

A. Bentuk Penelitian ............................................................................ 17

B. Lokasi Penelitian ............................................................................. 17

C. Bahan dan Peralatan ........................................................................ 17

D. Pengamatan ..................................................................................... 22

E. Perencanaan Model ......................................................................... 23

F. Running Penelitian .......................................................................... 27

G. Pelaksanaan Penelitian .................................................................... 28

H. Bagan Alur Pelaksanaan Penelitian ................................................ 30

BAB V. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengujian ............................................................................... 33

B. Analisis Data dan Pembahasan ....................................................... 33

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ..................................................................................... 45

B. Saran ................................................................................................ 46

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel V.1 Kecepatan Aliran ................................................................................. 34

Tabel V.2 Besaran Bilangan Reynolds di Hilir Pusaran ........................................ 35

Tabel V.3 Prosentase Reduksi Panjang Loncatan Air .............................................. 38

Tabel V.4 Perhitungan Bilangan Froude dan Panjang Loncatan .......................... 39

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka ............................. 11

Gambar III.2 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat ........................................ 12

Gambar III.3 Bentuk-bentuk Bendung Mercu Ogee .............................................. 12

Gambar III.4 Perencanaan Mercu Ogee ................................................................. 13

Gambar III.5 Kolam Olak Tipe Trajectory Bucket ................................................ 14

Gambar IV.1 Air yang digunakan dalam penelitian .............................................. 17

Gambar IV.2 Kayu, Lem, Malam dan Amplas ...................................................... 18

Gambar IV.3 Saluran/Open Flume 30x60x1000 cm .............................................. 19

Gambar IV.4 Bak penampung air .......................................................................... 19

Gambar IV.5 Pompa Air dan Kran pengatur debit................................................. 20

Gambar IV.6 Tail Gate .......................................................................................... 20

Gambar IV.7 Pelimpah Ogee, Kolam Olak Solid Roller Bucket dan Bafle

Blocks ............................................................................................... 21

Gambar IV.8 Penggaris besi, Meteran dan Stopwatch ........................................... 22

Gambar IV.9 Mistar Ukur pada Open Flume ......................................................... 22

Gambar IV.10 Variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ............................ 23

Gambar IV.11 Grafik koefisien peluapan mercu ogee hubungan antara p/Hd ......... 24

Gambar IV.12 Baffle blocks bentuk balok ............................................................... 25

Gambar IV.13 Peletakan Baffle Blocks .................................................................... 26

Gambar IV.14 Flow Chart Running Penelitian ........................................................ 27

Gambar IV.15 Bagan Alir Penelitian ....................................................................... 30

Gambar IV.16 Spillway tipe 1/4 dengan Trajectory Bucket..................................... 31

Gambar IV.17 Spillway tipe 2/4 dengan Trajectory Bucket..................................... 31

Gambar IV.18 Spillway tipe 3/4 dengan Trajectory Bucket..................................... 32

Gambar IV.19 Spillway tipe 4/4 dengan Trajectory Bucket..................................... 32

Gambar V.1 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hilir

Pusaran (cm/dt) ................................................................................ 34

Gambar V.2 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Bilangan Reynold .......... 36

Gambar V.3 Hubungan Linier Fr seri I dengan Ljterukur/R .................................... 40

Gambar V.4 Hubungan Exponensial Fr seri I dengan Ljterukur/R .......................... 40

Gambar V.5 Hubungan Linier Fr seri II dengan Ljterukur/R .................................. 41

Gambar V.6 Hubungan Exponensial Fr seri II dengan Ljterukur/R ........................ 41

Gambar V.7 Hubungan Linier Fr seri III dengan Ljterukur/R ................................. 42

Gambar V.8 Hubungan Exponensial Fr seri III dengan Ljterukur/R ....................... 42

Gambar V.9 Hubungan Linier Fr seri IV dengan Ljterukur/R ................................. 43

Gambar V.10 Hubungan Exponensial Fr seri IV dengan Ljterukur/R ....................... 43

Gambar V.11 Hubungan Linier Fr dengan Ljterukur/R ............................................. 44

Gambar V.12 Hubungan Exponensial Fr dengan Ljterukur/R ................................... 44

DAFTAR ISTILAH

A : luas penampang aliran (m2)

b : lebar saluran (m)

Cd : koefisien debit

Ce : koefisien tampang saluran

E : energi (m)

E1 : energi di hulu mercu (m)

E2 : energi setelah pusaran (m)

Fr : angka f roude

g : percepatan gravitasi (m2/dt)

h1 : kedalaman air di hulu mercu (m)

h2 : kedalaman muka air hilir setelah pusaran (m)

hd : kedalaman air di atas mercu (m)

hf : kehilangan energi (m)

Lj : panjang pusaran air (m)

p : tinggi bendung (m)

Q : debit aliran (m3/dt)

R : jari-jari hidraulik (m)

Re : bilangan reynolds.

V : kecepatan rata-rata aliran (m/dt)

Vc : kecepatan awal aliran di atas mercu (m/dt)

V1 : kecepatan di hulu mercu (m/dt)

V2 : kecepatan setelah pusaran (m/dt)

z : selisih elevasi hd dengan h2

υ : kekentalan kinematik (m2/dt)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran C-1 Gambar Alat Ukur V-Notch ............................................................. L-1

Lampiran C-2 Tabel Rencana Debit ........................................................................ L-2

Lampiran C-3 Hasil Pengamatan Seri I ................................................................... L-3

Lampiran C-4 Hasil Pengamatan Seri II .................................................................. L-4

Lampiran C-5 Hasil Pengamatan Seri III ................................................................ L-5

Lampiran C-6 Hasil Pengamatan Seri IV ................................................................ L-6

Lampiran C-7 Tabel Kecepatan Aliran dan Bilangan Reynols Seri I ...................... L-7

Lampiran C-8 Tabel Kecepatan Aliran dan Bilangan Reynols Seri I ...................... L-8

Lampiran C-9 Tabel Kecepatan Aliran dan Bilangan Reynols Seri I ...................... L-9

Lampiran C-10 Tabel Kecepatan Aliran dan Bilangan Reynols Seri I ...................... L-10

Lampiran C-11 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hulu

Pusaran (cm/dt) ................................................................................ L-11

Lampiran C-12 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hilir

Pusaran (cm/dt) ................................................................................ L-12

Lampiran C-13 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Atas

Pelimpah (cm/dt) .............................................................................. L-13

Lampiran C-14 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Bilangan Reynolds ......... L-14

Lampiran C-15 Tabel Bilangan Froude dan Panjang Loncatan Seri I ...................... L-15

Lampiran C-16 Tabel Bilangan Froude dan Panjang Loncatan Seri II ..................... L-16

Lampiran C-17 Tabel Bilangan Froude dan Panjang Loncatan Seri III ................... L-17

Lampiran C-18 Tabel Bilangan Froude dan Panjang Loncatan Seri IV ................... L-18

PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR SPILLWAY DAN PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE

TRAJECTORY BUCKET TERHADAP LONCATAN HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI

ABSTRAK

Spillway merupakan bangunan pelengkap dalam bendungan yang berguna

untuk mengalirkan kelebihan air agar bendungan tetap aman. Akibat dari peninggian muka air tersebut akan mengakibatkan terjadi perubahan jenis aliran dari superkritis ke subkritis yang dapat menyebabkan penggerusan saluran di bawah pelimpah. Untuk mereduksi energi yang terjadi dalam aliran, diperlukan bangunan peredam energi berupa kolam olakan (stiling basin). Bangunan trajectory bucket dibuat untuk mereduksi aliran dan penambahkan baffle blocks pada kolam olakan untuk meningkatkan peredaman energi yang terjadi. Penempatan baffle blocks akan berpangaruh terhadap kemampuan meredam energi. Penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik UMS. Penelitian ini menggunakan open flume berukuran 30x60x1000 cm dengan kemiringan dasar saluran 0,0058. Menggunakan pelimpah ogee dengan kemiringan hilir 1:4, 2:4, 3:4, 4:4 dan menggunakan kolam olak tipe trajectory bucket dengan ukuran baffle blocks 5/12 R. Penelitian dilakukan pada enam belas perlakuan (kemiringan hilir bendung dan penempatan baffle blocks) dengan empat variasi debit air dan pada setiap debitnya kemudian dilakukan pengujian reduksi panjang loncatan dan.

Hasil penelitian menunjukkan beberapa kesimpulan, pertaman bertambahnya debit aliran, maka semakin besar turbulensi dan panjang loncatan hidrolis di hilir. Kedua peredaman energi panjang loncatan pada seri Id yang merupakan seri yang paling efektif meredam energi dengan prosentase reduksi rata-rata 60,31%. Ketiga rata-rata hubungan linier non dimensional antara Lj terukur/R dengan Fr dari

beberapa seri disimpulkan dengan persamaan ��

�� 1,314 � 0,894 dan

R2=0,726. Rata-rata hubungan exponensial non dimensional antara Lj terukur/R

dengan Fr dari beberapa seri disimpulkan dengan persamaan ��

�� 0,764��,�����

dan R2=0,704.

Kata Kunci: spillway, trajectory bucket, baffle blocks, loncatan hidrolis