PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY - digilib.uns.ac.id... · diukur debitnya dengan menggunakan...

i

i

PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY

DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK

TIPE DERET SINUSOIDA

Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Sinusoida

HALAMAN JUDUL

SKRIPSI

Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun oleh :

CHOIRUN NISAAIYAH

I 0108078

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

ii

ii

HALAMAN PERSETUJUAN


DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK

TIPE DERET SINUSOIDA

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh:

CHOIRUN NISAAIYAH

I 0108078

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

Dosen Pembimbing I

Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng.

NIP. 19510710 198103 1 003

Dosen Pembimbing II

Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc

NIP. 19630822 198903 1 002

iii

iii

LEMBAR PENGESAHAN


DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA

Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Sinusoida

Disusun Oleh:

CHOIRUN NISAAIYAH

I 0108078

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret:

Pada Hari : Kamis

Tanggal : 14 Juni 2012

Susunan Tim Penguji: 1. Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M.Eng ( ..................................................... )

NIP. 19510710 198103 1 003

2. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc ( ..................................................... )

NIP. 19630822 198903 1 002

3. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT

NIP. 19581127 198803 1 001

4. Ir. Susilowati, MSi

NIP. 19480610 198503 2 001

Mengesahkan,

Ketua Jurusan

Teknik Sipil

Ir. Bambang Santosa, MT

NIP. 19590823 198601 1 001

iii

iv

iv

MOTTO

Tetapkanlah cinta sejatimu hanya kepada Allah SWT dan jadilah

pribadi yang selalu bersyukur terhadap nikmat yang telah Dia berikan

walaupun itu hanya sebutir debu.

v

v

PERSEMBAHAN

Karya kecil ini saya persembahkan kepada:

Keluarga Tercinta

Ibu Suripah dan Alm. Bapak Drs. M. Mukhlasin

Ibu, wanita terhebat dalam hidup saya. Maaf untuk segala tutur kata dan tingkah

laku yang kurang berkenan di hatimu, Ibu. Terimakasih atas semuanya yang

engkau berikan selama ini, bu. Untuk bapak tercinta, doaku selalu menyertaimu.

Sayang ibu dan bapak selalu

Nashrul Wathon dan Achmad Nurcholis Madjid

Dua arjuna dalam keluarga. Terimakasih atas segala motivasi dan perhatiannya,

Mas. Love you bradeerrr. Keep rock n roll brader.

Sahabat Tercinta dan Sepenggal Masa lalu

Alm Friska Marissa, Resty Candra Kurniasari,

Samirta Mayangsari, dan Yosael Ariano

Terimakasih atas segala petuah dan nasihatnya yang mengajarkankan saya untuk

menjadi lebih bijak dalam menjalani hidup. Kalian sahabat terbaik yang saya

miliki. You are the best and the kindest I ever had. Thank you for everything, I

will be miss you, my soul. Sekelumit masa lalu yang mejadikan saya lebih dewasa

dan mengajarkan untuk berpikir dari sudut pandang yang lain. Terimakasih untuk

waktu, canda tawa dan kebersamaan selama ini. Untuk Alm. Friska Marissa,

vi

vi

kebaikan, canda tawa dan keceriaanmu selalu terpatri dalam hatiku. Doaku akan

selalu menyertaimu sayangg.

Last But Not Least

Haris Hidayat

Aku ingin mencintaimu dengan sederhana dengan kata yang tak sempat diucapkan

kayu kepada api yang menjadikannya abu.

Aku ingin mencintaimu dengan sederhana dengan isyarat yang tak sempat

disampaikan awan kepada hujan yang menjadikannya tiada. Terimakasih atas doa

dan dukungannya selama ini.

vi

vii

vii

A B S T R A K

Choirun Nisaaiyah, 2012. PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Adanya perubahan iklim menyebabkan perubahan pola curah hujan yang berpengaruh pada perubahan intensitas hujan. Keadaan ini menyebabkan peningkatan aras (level) muka air waduk naik secara cepat. Hal ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan. Peningkatan kapasitas spillway (pelimpah) yang sudah ada diperlukan untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan. Penelitian ini mencoba menggunakan puncak tipe deret sinusoida untuk meningkatkan kapasitas spillway. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika dengan menggunakan flume. Pelimpah mercu Ogee dipasang terlebih dahulu dan dialiri air dengan variasi ketebalan air tiap 0,25 cm di hulu mercu. Setiap ketebalan air yang mengalir, diukur debitnya dengan menggunakan hydraulic bench dengan bantuan stopwatch. Pengukuran berhenti ketika mencapai ketinggian maksimum. Kemudian, mercu diganti dengan spillway tipe deret sinusoida dan dialiri dengan variasi ketebalan air yang sama dengan percobaan sebelumnya. Dari hasil penelitian, didapat debit mercu Ogee dan puncak tipe deret sinusoida. Penggunaan puncak tipe deret sinusoida menghasilkan debit yang lebih besar dibanding dengan mercu Ogee. Puncak tipe deret sinusoida 1 mengalami peningkatan kapasitas debit sebesar 47,50% sedangkan pada bentuk puncak tipe deret sinusoida sebesar 163,03%. Hal ini membuktikan keberhasilan dari penggunaan bentuk puncak tipe deret sinusoida untuk meningkatkan kapasitas spillway yang sudah ada. Kata Kunci: kapasitas spillway, puncak tipe deret sinusoida

viii

viii

A B S T R A C T

Choirun Nisaaiyah, 2012. INCREMENT OF SPILLWAY CAPACITY BY USING LABYRINTH CREST SINUSOIDA TYPE. Thesis, Department of Civil Engineering Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta. The climate change makes alteration of rainfall that influences in rainfall intensity. This situation makes level of water increasing rapidly. It must be avoided because it can endanger the dam construction. It needs spillway capacity improvement. This research attempts to use labyrinth crest sinusoida series type to increase spillway capacity. This research was conducted in the Laboratory of Hydraulic using a flume. Ogee crest spillway is first plugged in and flowing water with small variation of water depth each 0,25 cm in the upstream crest. In each water depth, the discharge measured using hydraulic bench with stopwatch the measurement is going to stop if it on maximum water depth.. Then the Ogee crest is replaced with labyrinth crest sinusoida series type and flowed it with the same thickness as in the previous experiment. The research results obtained discharge of Ogee crest and labyrinth crest series sinusoida. The use labyrinth crest sinusoida series type produce a greater flow than Ogee crest. Labyrinth crest sinusoida series type 1 has got percentage of capacity 47,50% then for type 2 has got 163,03%. This proves the success of the use of the labyrinth crest sinusoida series type to increase the capacity of the existing spillway. Keywords: spillway capacity, labyrinth crest sinusoida series type

ix

ix

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penyusunan tugas akhir ini.

Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

sarjana pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Surakarta. Penulis menyusun tugas akhir dengan judul Peningkatan Kapasitas

Spillway dengan Perubahan Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida ,

Mengetahui perilaku peningkatan aras permukaan air waduk yang terjadi dengan

pelimpah (spillway) Ogee dan mengetahui kapasitas peningkatan debit yang

melimpah mercu tipe deret sinusoida. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa

bantuan dari berbagai pihak penulis sulit mewujudkan laporan tugas akhir ini.

Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih:

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

3. Dr. Ir. Mamok Soeprapto , M. Eng selaku dosen pembimbing I. Terimakasih

banyak atas waktu, bimbingan, semangat yang bapak berikan selama ini.

Mohon maaf bila ada tutur kata dan tingkah laku yang kurang berkenan.

4. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc selaku dosen pembimbing II. Terimakasih

banyak atas segala waktu dan bimbingan yang bapak berikan.

5. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT dan Ir. Susilowati, MSi selaku dosen penguji.

6. Setiono, ST, MSc selaku dosen Pembimbing Akademis.

7. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku Ketua Laboratorium Keairan dan

Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Terimakasih atas segala motivasi, petuah dan bimbingannya selama ini.

x

x

8. Pak Sunyoto selaku laboran Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terimakasih atas

segala bantuannya selama ini.

9. Keluarga tercinta yang selalu menjadi penyemangat dan panutan hidup.

10. Teman seperjuangan, Andy Tri Utomo dan Sad Mei Nuraini. Bersama kita

bisa. Terimakasih atas kebersamaan dan kekompakkannya selama ini.

11. Sahabat-sahabat tercinta,Yudith Reinawati, Shinta Giur L, Devinta Puspa,

Ernha Nindyantika, Siti Rahmi, Rena Sempana, dan Ria Kurniawati.

Terimakasih atas segala kebersamaan, suka dan dukanya selama ini. Salam

Cobra.

12. Teman- teman laboratorium, Wahyu Utomo, Adi Prasetya N, Ghea Bima dan

Syaiful Khafidz. Terimakasih atas segala bantuan dan motivasinya.

13. Teman satu atap, Kesti Rahayu, Aninda Tri Hapsari dan Keluarga Bapak

Zukri. Terimakasih atas semua nasihatnya dan kebersamaan selama ini.

14. Kontrakan Gapuk yang selalu menghibur. Semoga tidak menjadi gapuk

selamanya.

15. Kelompok KP bahagia, KP Solo-Kertosono Seksi II, terimakasih atas semua

doa dan dukungannya.

16. Semua Teman-teman Teknik Sipil Angkatan 2008. Terimakasih atas doa dan

bantuannya selama ini. Semangat terus teman-teman.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh karena

itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan

penelitian selanjutnya. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi

semua pihak pada umumnya dan penulis pada khususnya.

Surakarta, Mei 2012

Penulis

x

xi

xi

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ iii

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

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

A B S T R A K ........................................................................................................... vii

A B S T R A C T ......................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ................................................................................................ ix

DAFTAR ISI ............................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xvi

DAFTAR NOTASI ................................................................................................. xviii

BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah............................................................................................ 3

1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI ......................................... 5

2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 5

2.1.1 Umum ............................................................................................... 5

2.2 Landasan Teori .............................................................................................. 9

2.2.1 Pelimpah (Spillway) ......................................................................... 9

2.2.2 Puncak Pelimpah (Crest Spillway) ................................................. 11

2.2.3 Mercu Ogee .................................................................................... 16

2.2.4 Puncak Tipe Deret Sinusoida ......................................................... 18

2.2.5 Analisis Hidrolis ............................................................................ 22

xii

xii

2.2.6 Reservoir Routing........................................................................... 22

2.2.7 Analisis Karakteristik Korelasi Dua Parameter ............................. 25

BAB 3 METODE PENELITIAN.............................................................................. 27

3.1 Umum .......................................................................................................... 27

3.2 Lokasi Penelitian ......................................................................................... 27

3.3 Peralatan dan Bahan .................................................................................... 27

3.4 Langkah Penelitian ...................................................................................... 30

3.4.1 Persiapan Alat ................................................................................ 30

3.4.2 Pengecekan Alat (Kalibrasi Alat Ukur Debit) ............................... 30

3.4.3 Pengolahan Data Kalibrasi Alat Ukur Debit .................................. 31

3.4.4 Pengambilan Data .......................................................................... 32

3.4.5.1 Pengambilan Data Saat Awal dengan Mercu Ogee ............. 32

3.4.5.2 Pengambilan Data Saat Menggunakan Pelimpah Modifikasi .......................................................................... 33

3.4.5 Pengolahan Data............................................................................. 34

3.4.6 Pembahasan .................................................................................... 34

3.4.7 Diagram Alir .................................................................................. 35

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................................... 38

4.1 Alat Ukur Debit .............................................................................................. 38

4.1.1 Kalibrasi Alat ................................................................................. 38

4.1.2 Debit Terukur Pada Tiap Ketebalan ............................................... 41

4.1.2.1 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee ................... 42

4.1.2.2 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................................................................ 45

4.1.3 Koefisien Debit Pada Tiap Ketebalan ............................................ 51

4.1.3.1 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Mercu Ogee ................. 51

4.1.3.2 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................................................................ 53

4.2 Hubungan Grafik Pelimpasan Air Mercu Ogee Dengan Grafik Pelimpasan Air Puncak Tipe Deret Sinusoida ........................................... 59

4.3 Perhitungan Reservoir Routing ................................................................... 63

xiii

xiii

4.3.1 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Mercu Ogee Berdasarkan

Perhitungan Routing Waduk .......................................................... 63

4.3.2 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Puncak Tipe Deret

Sinusoida Berdasarkan Perhitungan Routing Waduk .................... 71

4.3.2.1 Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 .......................................... 71

4.3.2.2 Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 .......................................... 78

4.3.2.3 Analisis Reservoir Routing ................................................ 84

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 86

5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 86

5.2 Saran ............................................................................................................ 87

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 88

LAMPIRAN A DATA PENELITIAN

LAMPIRAN B DOKUMENTASI PENELITIAN

LAMPIRAN C KELENGKAPAN ADMINISTRASI

xiv

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2-1. Persamaan Debit pada Tiap Jenis Pelimpah ............................................. 12

Tabel 4-1. Data Pengamatan Debit pada Hydraulic Bench........................................ 39

Tabel 4-2. Data Pengamatan Debit pada Pompa ........................................................ 40

Tabel 4-3. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee ................................. 43

Tabel 4-4. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee dengan Persamaan Lengkung Sinusoidal Fit .......................................................................... 44

Tabel 4-5. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ... 46

Tabel 4-6. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit .......................................... 47

Tabel 4-7. Data Pengamatan Debit Ukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2........ 49

Tabel 4-8. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit .......................................... 50

Tabel 4-9. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada Mercu Ogee ...................... 52

Tabel 4-10. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Mercu Ogee dengan Persamaan Lengkung Quadratic FIt ............................................................. 53

Tabel 4-11. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ................................................................................................................. 54

Tabel 4-12. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Qudratic Fit .................................. 55

Tabel 4-13. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 .................................................................................................................................. 57

Tabel 4-14. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit ................................ 58

Tabel 4-15. Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee Dengan Koefisien Debit Pada Spillway Tipe Deret Sinusoida ................................................................ 59

Tabel 4-16. Perbandingan Debit Pelimpasan Air Mercu Ogee Dengan Debit Pelimpasan Air Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida .................................................. 61

Tabel 4-17. Fungsi Storage dan Intflow Mercu Ogee Berdasarkan Resevoir Routing ....................................................................................................................... 64

Tabel 4-18. Perhitungan Storage dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan Perhitungan Routing Waduk ....................................................................................... 66

Tabel 4-19. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Resevoir Routing ................................................................................... 71

xv

xv

Tabel 4-20. Perhitungan Storage dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Pada Routing Waduk .................................................................................................. 73

Tabel 4-21. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Resevoir Routing ................................................................................... 78

Tabel 4-22. Perhitungan Storage dan Outflow Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Pada Routing Waduk ............................................................................. 80

xvi

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2-1 Spillway Terkendali ............................................................................... 10

Gambar 2-2 Spillway Tak Terkendali ........................................................................ 11

Gambar 2-3 Spillway Ogee dengan Pintu Pada Bendungan Selorejo ....................... 13

Gambar 2-4 Spillway Ogee tanpa Pintu pada Bendungan Palasari ........................... 14

Gambar 2-5 Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur............................... 15

Gambar 2-6 Spillway Modifikasi Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................... 16

Gambar 2-7 Tampak Atas dan Potongan A-A pada Mercu Ogee .............................. 17

Gambar 2-8 Prototipe Percobaan Mercu Ogee .......................................................... 17

Gambar 2-9 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 1 ............................................ 18

Gambar 2-10 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 2 .......................................... 19

Gambar 2-11 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ..................................... 19

Gambar 2-12 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 ..................................... 19

Gambar 2-13 Tampak Atas dan Potongan A-A dari Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2 ........................................................................................................................ 20

Gambar 2-14 Nilai Lebar Mercu Spillway Tipe Deret Sinusoida .............................. 21

Gambar 2-15 Prototipe Percobaan Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................. 22

Gambar 2-16 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing ......................... 23

Gambar 2-17 Pengembangan Fungsi Storage-Outflow, Storage-Elevation dan Elevation-Outflow ...................................................................................................... 24

Gambar 3-1 Sketsa Rangkaian Open Flume .............................................................. 28

Gambar 3-2 Aliran Melalui Mercu Ogee ................................................................... 33

Gambar 3-3 Aliran Melalui Puncak Tipe Deret Sinusoida ........................................ 34

Gambar 3-4 Diagram Alir Tahapan Penelitian .......................................................... 37

Gambar 4-1. Alat Penelitian (Open Flume) ............................................................... 39

Gambar 4-2. Grafik Hubungan Antara Qhb dan Qpompa ............................................. 41

Gambar 4-3. Tampak Atas dan Potongan A-A Mercu Ogee .................................... 42

Gambar 4-4. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Mercu Ogee ................................ 42

Gambar 4-5. Grafik Hasil Debit Terukur Mercu Ogee ............................................. 44

Gambar 4-6.Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ........................... 45

Gambar 4-7. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 .. 45

Gambar 4-8. Grafik Hasil Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ....... 47

xvii

xvii

Gambar 4-9. Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 .......................... 48

Gambar 4-10. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 48

Gambar 4-11. Grafik Hasil Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2..... 50

Gambar 4-12. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Mercu Ogee ....... 52

Gambar 4-13. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak ............... 55

Gambar 4-14. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 ....................................................................................................... 57

Gambar 4-15. Grafik Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee, Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2 ..................................................................................... 59

Gambar 4-16. Grafik Perbandingan Debit Pada Mercu Ogee, Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2 ....................................................................................................... 60

Gambar 4-17. Penampang Asumsi Storage ............................................................... 63

Gambar 4-18. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 69

Gambar 4-19. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 69

Gambar 4-20. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow Dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan Routing Waduk ............................................................................ 70

Gambar 4-21. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 76

Gambar 4-22. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk .................................................................. 76

Gambar 4-23. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk ............................................... 77

Gambar 4-24.Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 82

Gambar 4-25. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk ................................................................. 82

Gambar 4-26. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk............................................... 83

xviii

xviii

DAFTAR NOTASI

b Lebar mercu (cm) Cd Koefisien debit

Koefisien debit Co Konstanta Debit (1,3) C1 Fungsi p/hd dan H1/hd C2 Faktor Koreksi Untuk Permukan Hulu (1) dS Storage (m3/dt) g Percepatan gravitasi (cm/dt2) h Tinggi energi di hulu mercu (cm) hd Tinggi energi rencana di atas mercu (cm) hmaks Tebal air maksimum di atas mercu (cm)

Tinggi spillway (cm) ho Tebal air di atas puncak Mercu Ogee (cm) I Inflow (cm3/dt) I(t) Inflow (m3/dt) K,n Parameter untuk berbagai kemiringan hilir L Lebar efektif mercu (cm) 1 2 + 3 O Outflow (cm3/dt) P Tinggi spillway (cm) Q Debit (cm3/dt) Q(t) Debit (m3/dt) Qhb Debit Hydraulic Bench (cm3/dt) S Storage (cm3/dt) t Waktu (detik) V Volume (cm3) X,Y Koordinat permukaan hilir

Interval waktu (dt)

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan

yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Penempatan air

sebagian besar terdapat di laut/air asin dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan

puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai,

muka air tawar, danau, uap air dan lautan es, air dalam obyek-obyek tersebut

bergerak mengikuti suatu siklus hidrologi. Siklus hidrologi merupakan proses

yang dilalui air melalui penguapan, hujan dan aliran air di atas permukaan tanah

(run off, meliputi mata air, muara, sungai) menuju laut. Evaporasi dari tanah, laut,

atau air permukaan terkondensasi membentuk awan yang selanjutnya menjadi

hujan yang jatuh ke permukaan bumi.

Waduk merupakan salah satu tampungan aliran air. Air yang masuk ke waduk

berbeda-beda sesuai dengan intensitas hujan. Adanya perbedaan intensitas

tersebut, menyebabkan aliran masuk waduk tidak menentu. Jika intensitas hujan

meningkat menyebabkan aras (level) muka air waduk naik secara cepat. Keadaan

ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan.

Untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan diperlukan kapasitas

pelimpah (spillway) yang cukup memadai. Bangunan pelimpah (spillway) adalah

bangunan pelengkap suatu bendungan yang berfungsi untuk mengalirkan air

banjir agar tidak membahayakan tubuh bendungan (Chanson, 1994). Terdapat

berbagai tipe bangunan pelimpah dan untuk menentukan tipe bangunan yang

sesuai diperlukan suatu studi yang luas dan mendalam sehingga diperoleh

altematif yang ekonomis. Bangunan pelimpah yang paling umum dipergunakan

pada bendungan urugan yaitu pelimpah terbuka dengan ambang tetap.

1

2

Umumnya pelimpah direncanakan berdasarkan debit rencana pada besaran

tertentu. Namun, dengan adanya peningkatan intensitas hujan sangat

dimungkinkan kapasitas spillway yang ada kurang memenuhi, sehingga kenaikan

aras muka air lebih cepat dari yang diperkirakan. Kenaikan aras muka air secara

cepat ini belum diantisipasi sehingga aras muka air dapat mencapai puncak tubuh

bendungan secara cepat dan pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan total.

Untuk mengantisipasi kenaikan yang begitu cepat diperlukan peningkatan

kapasitas spillway yang ada.

Peningkatan kapasitas spillway dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain :

menambah lebar spillway dan melakukan modifikasi spillway dengan merubah

bentuk mercu. Pada prinsipnya cara tersebut dilakukan dengan tetap

mempertahankan volume waduk serta elevasi puncak spillway. Pada tahun 2011,

Endah Putri Nurviana, Pertiwi Agusari dan Yuliana Sabila telah melakukan

penelitian dengan cara memodifikasi mercu spillway. Perubahan mercu spillway

yang semula tipe Ogee dimodifikasi menjadi labyrinth crest (Trapesium Tipe I,

Cocor Bebek, dan Gergaji) dengan tetap menjaga elevasi puncak mercu. Hasil

penelitian yang telah dilakukan terjadi peningkatan kapsitas debit pelimpah pada

masing-masing modifikasi.

Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi puncak spillway dengan bentuk

labyrinth crest yang berbeda dari penelitian sebelumnya yaitu tipe deret sinusoida.

Secara teoritis, crest ini dapat memiliki kapasitas debit yang besar karena

memiliki lebar lintasan air yang besar. Percobaan ini dilakukan di laboratorium

dengan menggunakan flume dengan perubahan bentuk puncak tipe deret

sinusoida.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan

sebagai berikut:

1. Bagaimana parameter peningkatan aras muka air waduk yang terjadi pada

mercu Ogee?

3

2. Berapa besarnya persentase kenaikkan kapasitas debit pada perubahan bentuk

puncak tipe deret sinusoida dibanding dengan mercu Ogee?

3. Bagaimana pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap proses routing

banjir?

1.3 Batasan Masalah

Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Aliran pada saluran air dianggap seragam dan tetap (steady uniform flow).

2. Dasar saluran air dianggap kedap air dan pengaruh rembesan air diabaikan.

3. Tidak ada perubahan kemiringan flume.

4. Penelitian dilakukan dengan menggunakan flume yang menjadi model saluran

air dengan penampang 30 x 30 cm2 dan panjang 180 cm.

5. Spillway dibuat 2 bentuk yaitu bentuk mercu Ogee dan bentuk puncak tipe

deret sinusoida yang masing-masing ukuran lebarnya 18 cm dan 28,29 cm.

6. Hasil pengukuran volume hydraulic bench dan pengukuran waktu oleh

stopwatch dianggap benar.

7. Asumsi volume tampungan di hulu spillway (pelimpah) guna menganalisis

pengaruh penelusuran banjir adalah berbentuk trapesium dengan ukuran 600

cm x 600 cm dan kemiringan 1:1,5.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui perilaku aliran yang terjadi dengan mercu Ogee.

2. Mengetahui persentase kenaikkan kapasitas debit yang melimpah dengan

perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida.

3. Mengetahui pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap proses routing

banjir.

4

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi banyak pihak

sebagai berikut:

1. Praktis

Memberi informasi untuk mengatasi kenaikan aras muka air waduk yang

dapat membahayakan tubuh bendungan.

2. Teoritis

Menerapkan teori ilmu hidroteknik.

Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya dibidang bangunan air.

5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Umum

Perubahan iklim global sebagai implikasi dari pemanasan global telah

mengakibatkan ketidakstabilan atmosfer di lapisan bawah terutama yang dekat

dengan permukaan bumi. Pemanasan global ini disebabkan oleh meningkatnya

gas-gas rumah kaca yang dominan ditimbulkan oleh industri-industri. Gas-gas

rumah kaca yang meningkat ini menimbulkan efek pemantulan dan penyerapan

terhadap gelombang panjang yang bersifat panas (inframerah) yang diemisikan

oleh permukaan bumi kembali ke permukaan bumi (Armi Susandi, 2008).

Perubahan iklim telah menyebabkan fluktuasi curah hujan tinggi dan mengubah

pola agihan hujan dengan kecenderungan daerah yang basah semakin basah, dan

daerah yang kering semakin kering. Di negara dengan empat musim, siklus

musim (seasonal cycle) telah terpengaruh oleh perubahan iklim yang ditandai

dengan meningkatnya intensitas hujan pada musim dingin, berkurangnya hujan di

musim panas, dan peningkatan suhu (Dunne dkk., 2008).

Jumlah air di bumi sebesar 1,386 milyar km3, yang sebagian besar adalah air laut

yaitu sebesar 96,5%. Sisanya 1,7% berupa es di kutub: 1,7% sebagai air tanah dan

hanya 0,1% merupakan air permukaan dan air di atmosfer. Jumlah air permukaan

dan air atmosfer pada suatu waktu relatif kecil. Namun, karena proses

pembentukannya terjadi secara terus-menerus, maka jumlahnya dalam satu tahun

cukup besar. Siklus hidrologi sangat dipengaruhi oleh iklim, dan secara tidak

langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Oleh karena itu, keberadaan air di

bumi dalam skala jumlah, agihan, dan waktu berbeda (Bambang Triatmodjo,

2008).

5

6

Salah satu akibat dari pemanasan global yang saat ini terjadi adalah pola cuaca

dan iklim yang tidak beraturan. Hal ini berdampak pada perubahan pola curah

hujan, kenaikan muka air laut, dan suhu udara, serta peningkatan kejadian iklim

ekstrim berupa banjir dan kekeringan.

Pola curah hujan di wilayah Indonesia dapat dibagi menjadi tiga, yaitu pola

moonson, pola ekuatorial dan pola lokal. Pola Moonson dicirikan oleh bentuk

pola hujan yang bersifat unimodal (satu puncak musim hujan yaitu sekitar

Desember). Selama enam bulan curah hujan relatif tinggi (biasanya disebut

musim hujan) dan enam bulan berikutnya rendah (bisanya disebut musim

kemarau). Secara umum musim kemarau berlangsung dari April sampai

September dan musim hujan dari Oktober sampai Maret. Pola ekuatorial dicirikan

oleh pola hujan dengan bentuk bimodal, yaitu dua puncak hujan yang biasanya

terjadi sekitar bulan Maret dan Oktober saat matahari berada dekat ekuator. Pola

lokal dicirikan oleh bentuk pola hujan unimodal (satu puncak hujan) tetapi

bentuknya berlawanan dengan pola hujan pada tipe moonson (Edvin Aldrian, R.

Dwi Susanto, 2003).

Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi

hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air

hujan terkonsentrasi (Wesli, 2008). Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda

tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Perbedaan

besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam

perencanaan berbagai macam bangunan air.

Intensitas curah hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi

pendek dan meliputi daerah yang tidak luas. Hujan yang meliputi daerah luas,

jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi

cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi

panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air

bagaikan ditumpahkan dari langit (Suroso, 2006, dalam

www.mtnugraha.wordpress.com/2009/04/02/metode-intensitas-curah-hujan).

7

Kondisi iklim pada masa peralihan dari musim hujan mengakibatkan kondisi

Daerah Aliran Sungai (DAS) diperkirakan masih cukup tinggi. Peristiwa jebolnya

Situ Gintung ditengarai sebagai akibat baban berlebih pada spillway yang kurang

cepat menyalurkan kenaikan muka air (Fadli Syamsudin, 2009 dalam

www.bakosurtanal.go.id/bakosurtanal/faktor-cuaca-pada-bencana-situ-gintung).

Spillway tambahan seringkali dibangun guna meningkatkan kapasitas spillway

yang ada. Namun, upaya ini seringkali terkendala karena keadaan lapangan yang

tidak mendukung atau karena spillway yang diperlukan untuk maksud tersebut

terlalu tinggi. Dalam banyak kasus, modifikasi pada spillway yang ada merupakan

alternatif yang dimungkinkan. Alternatif ini dipilih karena dapat memanfaatkan

spillway yang ada dan tidak mengurangi volume tampungan yang dibutuhkan

(Hays dan Taylor, 1970; Rajnikant Khatsuria, 2008 dalam

www.hydrotopics.wordpress.com).

Peningkatan kapasitas spillway dapat dilakukan dengan cara menambah panjang

aliran atau dengan merubah bentuk mercu spillway sehingga dapat menambah

koefisien debit. Perubahan konstruksi sebuah labyrnth weir pada puncak spillway

merupakan cara efektif untuk menambah kapasitas debit dengan pengoperasian

yang sama. Tipe ini terdiri dari serangkaian dinding tipis yang mempunyai

perulangan bentuk yang sama, misalnya bentuk segitiga atau trapesium. Beberapa

tahun terakhir, penggunaan labyrinth spillway sudah mendunia. Namun, pedoman

dan petunjuk teoritis mengenai tipe ini belum sepenuhnya ditetapkan. Hal ini

disebabkan oleh beberapa faktor seperti rasio tinggi puncak, sudut kemiringan

yang dapat mempengaruhi besarnya kapasitas spillway (Khode, B.V. dan

Tembhurkar, A.R, 2010).

Labyrinth crest umumnya digunakan untuk mendapatkan kapasitas air yang lebih

besar, karena labyrinth crest memiliki lebar lintasan yang lebih besar dan

memiliki bentuk yang bersudut-sudut sehingga akan mempengaruhi pola aliran.

Oleh sebab itu, sulit untuk memperkirakan besarnya limpasan pada beragam

ketebalan air di atas crest. Satu-satunya cara untuk mendapatkan besarnya debit

8

tiap ketebalan adalah dengan percobaan fisik (Falvey, 2003). Dilihat dari segi

ekonomi, penggunaan labyrinth weir ini lebih menguntungkan dalam

meningkatkan kapasitas debit tanpa merubah elevasi semula (Darvas, L.A, 1971).

Selain itu, peningkatan kapasitas debit dengan cara menaikkan kemiringan

bendung berkisar dari 30º sampai 60º (Shesa Prakash, M.N, Ananthayya, M.B,

dan Kovoor, G.M, 2010).

Ada 3 macam penggunaan pelimpah modifikasi pada penelitian sebelumnya yaitu

pelimpah modifikasi dengan bentuk puncak deret trapesium, cocor bebek dan

gergaji. Pelimpah modifikasi jenis trapesium merupakan spillway dengan bentuk

deretan trapesium dan segitiga sama sisi yang saling bersinggungan. Pelimpah

modifikasi Cocor Bebek merupakan spillway dengan bentuk puncak setengah

lingkaran, sedangkan pelimpah modifikasi Gergaji merupakan spillway dengan

bentuk segitiga sama sisi. Masing-masing jenis modifikasi dikenai 2 tipe perilaku

aliran. Contohnya pada pelimpah modifikasi trapesium, dibedakan menjadi

modifikasi trapesium tipe 1 dan 2. Penggunaan jenis trapesium tipe 1 dan 2 hanya

dibedakan pada perilaku perubahan bentuk spillway saja. Dimana jenis trapesium

2 merupakan kebalikkan dari trapesium tipe 1.

Berdasarkan penelitian pelimpah modifikasi Trapesium Tipe 1 diperoleh hasil

peningkatan kapasitas debit sebesar 173,94% dan pelimpah modifikasi Trapesium

Tipe 2 memiliki kapasitas peningkatan debit sebesar 165,35%. Pelimpah

modifikasi Cocor Bebek Tipe 1 terjadi peningkatan debit sebesar 131,3460% dan

pelimpah modifikasi Cocor Bebek Tipe 2 terjadi peningkatan debit sebesar

96,6441%. Pelimpah modifikasi Gergaji Tipe 1 terjadi peningkatan debit sebesar

177,82% dan pada pelimpah modifikasi Gergaji Tipe 2 terjadi peningkatan debit

sebesar 170%. Ini menunjukkan adanya peningkatan kapasitas pelimpah pada

masing-masing pelimpah (spillway) modifikasi dalam melimpahkan aliran lebih

besar dibandingkan spillway tipe Ogee (Endah Nurviana Putri, Pertiwi Agusari

dan Yuliana Sabila, 2011).

9

Seperti halnya mercu Ogee, bentuk puncak tipe deret sinusoida juga dapat dipakai

untuk mengatur aras muka air. Pengaturan aras muka air dengan bentuk tersebut

didasarkan pada upaya pencegahan terjadinya fluktuasi yang besar. Hal ini dapat

dicapai karena bentuk setengah lingkaran mempunyai lebar bukaan atau lintasan

air lebih besar dibanding dengan mercu Ogee. Tinggi ambang pelimpah dibuat

sama dengan tinggi ambang pelimpah asli.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Pelimpah (Spillway)

Pelimpah (spillway) adalah suatu struktur yang digunakan untuk mengontrol

pelepasan arus dari bendungan atau tanggul ke daerah hilir. Spillway meloloskan

banjir, sehingga air tidak melampaui tanggul atau tubuh bendungan. Pada

prinsipnya fungsi pelimpah untuk menghindari kerusakan bendungan. Berikut

merupakan bagian-bagian penting dari bangunan pelimpah:

1. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures)

Digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatan aliran

datang kecil tetapi debit airnya besar.

2. Saluran pengangkut air

Makin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara aras muka air tertinggi

di dalam waduk dengan aras muka air sungai di sebelah hilir bendungan.

Apabila kemiringan saluran pengangkut debit air dibuat kecil, maka ukurannya

akan sangat panjang dan berakibat bangunan menjadi mahal. Oleh karena itu,

kemiringannya terpaksa dibuat besar, dengan sendirinya disesuaikan dengan

keadaan topografi setempat.

3. Bangunan peredam energi (energy dissipator)

Digunakan untuk meredam energi air agar tidak merusak bagian saluran dan

bagian hilir saluran pengangkut air.

10

Berikut merupakan jenis spillway, antara lain:

1. Spillway Terkendali

Spillway terkendali memiliki struktur mekanik atau pintu air untuk mengatur

aliran air, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2-1. Desain ini

memungkinkan mengatur aras (level) muka air waduk, baik untuk

penyimpanan air maupun untuk pengendalian banjir.

Sumber: Rush, J., 2010 dalam www.mcdlifesciences.com

Gambar 2-1 Spillway Terkendali

2. Spillway Tidak Terkendali

Spillway tidak terkendali, tidak memiliki pintu, seperti yang ditunjukan pada

Gambar 2-2. Ketika air melampaui puncak spillway, air dari waduk mulai

mengalir. Semua volume penyimpanan dalam waduk di atas puncak spillway

hanya digunakan untuk penyimpanan sementara air, sehingga waduk sebagai

pengendali banjir dapat berfungsi.

11

Sumber: Fleming, Gannet, Michel H.J, 2011

Gambar 2-2 Spillway Tak Terkendali

2.2.2 Puncak Pelimpah (Crest Spillway)

Crest spillway adalah bagian teratas tubuh spillway. Letak puncak spillway

bersama tubuh spillway diusahakan tegak lurus arah aliran, agar aliran yang

menuju spillway terbagi secara merata.

Berdasarkan bentuk puncak, puncak pelimpah dibagi menjadi:

1. Pelimpah ambang tipis (tajam)

Pelimpah ambang tipis adalah suatu struktur bangunan air dengan panjang

mercu searah aliran sama dengan atau lebih kecil dari dua millimeter.

Pelimpah dikatakan pelimpah ambang tipis bila arus yang terjadi tidak

menempel pada ambang atau dengan batasan t<0,5h dengan t adalah tebal

ambang peluapan searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas

peluap.

2. Pelimpah ambang lebar

Pelimpah ambang lebar adalah suatu struktur bangunan air dengan garis-garis

aliran bergerak secara paralel antara satu dengan yang lain paling sedikit pada

suatu jarak yang pendek. Jadi, distribusi tekanan hidrostatis dianggap terjadi

pada satu tampang kendali. Pelimpah ambang lebar bila arus yang terjadi

12

menempel pada ambang atau t>0,66h dengan t adalah tebal ambang peluapan

searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas peluap.

Beragam bentuk spillway telah dikembangkan oleh para ahli, beberapa

diantaranya ditunjukan dalam Tabel 2-1.

Tabel 2-1. Persamaan Debit pada Tiap Jenis Pelimpah

Beberapa jenis spillway yang umumnya digunakan di Indonesia, antara lain:

1. Tipe spillway Ogee dengan pintu (Spillway Terkendali)

Tipe spillway Ogee dengan pintu digunakan di bendungan berikut ini:

a. Bendungan Cirata (Kabupaten Purwakarta)

Tipe Spillway Persamaan Keterangan

Puncak Spillway

tipe Ogee tanpa pintu Q = CLH3/2 Q = debit

C = koefisien debit

L = panjang efektif

H = total head pada crest

Puncak Spillway

tipe Ogee dengan pintu Q = CL(H13/2 - H2

3/2) H1 = total head dari atas

pintu

H2 = total head dari bawah pintu

C = koefisien

Pelimpah Morning Glory Q = C0(2 S)H3/2

C0 = koefisien antara H and Rs

RS = radius puncak overflow

H = total head

13

b. Bendungan Selorejo (Kabupaten Malang)

c. Bendungan Wlingi (Kabupaten Blitar)

d. Bendungan Sengguruh (Kabupaten Malang)

Gambar spillway Ogee dengan pintu pada Bendungan Selorejo

ditunjukkan pada Gambar 2-3.

Sumber: www.pustaka.pu.go.id, 2010

Gambar 2-3 Spillway Ogee dengan Pintu Pada Bendungan Selorejo

2. Tipe spillway Ogee tanpa pintu (Spillway Tak terkendali)

Tipe spillway Ogee tanpa pintu digunakan di bendungan berikut ini:

a. Waduk Darma (Kabupaten kuningan)

b. Bendungan Penjalin (Kabupaten Brebes)

c. Bendungan Cacaban (Kabupaten Tegal)

d. Bendungan Nglangon (Kabupaten Purwodadi)

e. Bendungan Kedung Ombo (Jawa Tengah)

f. Bendungan Sempor (Kabupaten Kebumen)

g. Bendungan Wadaslintang (Kabupaten Wonosobo)

h. Bendungan Song Putri (Kabupaten Wonogiri)

i. Bendungan Palasari (Bali)

Gambar Spillway Ogee tanpa pintu pada Bendungan Palasari ditunjukkan

pada Gambar 2-4.

14

Sumber: www.wisatabalibarat.wordpress.com, 2011

Gambar 2-4 Spillway Ogee tanpa Pintu pada Bendungan Palasari

Kelebihan kelebihan yang dimiliki mercu Ogee, antara lain:

a. Karena peralihannya yang bertahap, bangunan pengatur ini tidak banyak

mempunyai masalah dengan benda benda terapung.

b. Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang

terangkut oleh saluran peralihan.

c. Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak.

Kelemahan kelemahan yang dimiliki mercu tetap, antara lain:

a. Aliran pada bendung menjadi nonmoduler jika nilai banding tenggelam

H2/H1 melampaui 0,33.

b. Hanya kemiringan permukaan hilir 1:1 saja yang bisa dipakai.

c. Aliran tidak dapat diatur.

3. Tipe Spillway Morning Glory

Pelimpah jenis ini disebut morning glory karena bentuknya mirip dengan

bunga kecubung. Disamping dikenal sebagai pelimpah morning glory,

dikenal juga sebagai pelimpah bell-mouth, karena mirip dengan mulut

lonceng. Pelimpah morning glory dibangun dengan mempertimbangkan beda

tinggi antara daerah hulu dan hilir serta manfaatnya bagi daerah sekitar.

Pelimpah morning glory ini memiliki kapasitas debit yang lebih besar

15

dibandingkan dengan spillway yang lain. Pelimpah ini dapat melimpahkan air

yang lebih besar karena memiliki lebar lintasan pelimpah yang besar.

Limpasan air yang besar menghasilkan energi yang besar sehingga dapat

dimanfaatakan untuk tujuan yang lain, seperti PLTA, penyediaan air untuk

irigasi dan air baku yang cukup besar. Tipe spillway ini digunakan di

bendungan berikut ini:

a. Bendungan Cileunca (Kabupaten Bandung)

b. Bendungan Cipanunjang (Kabupaten Bandung)

c. Bendungan Jatiluhur (Kabupaten Purwakarta)

d. Bendungan Riam Kanan (Kalimantan Selatan)

Gambar Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur ditunjukkan

pada Gambar 2-5.

Sumber: Andrijanto, Rahmat Sudiana dalam

www.jatiluhurdam.wordpress.com, 2009

Gambar 2-5 Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur

Mercu bulat adalah bentuk mercu yang lazim digunakan di Indonesia. Hal ini

dikarenakan:

1. Bentuknya sederhana sehingga mudah dalam pelaksanaannya.

2. Lebih tahan terhadap benturan batu, karena mempunyai bentuk mercu yang

besar.

16

3. Bentuk mercu bendung diperkuat oleh pasangan batu candi atau beton

sehingga tahan terhadap goresan dan abrasi.

Dalam penilitian ini digunakan spillway tidak berpintu, dengan mercu modifikasi

dari mercu Ogee menjadi bentuk puncak tipe deret sinusoida yang terlihat pada

Gambar 2-6.

Gambar 2-6 Spillway Modifikasi Puncak Tipe Deret Sinusoida

2.2.3 Mercu Ogee

Waduk pada umumnya dilengkapi dengan bangunan spillway sebagai bangunan

pengaman tubuh bangunan agar tidak terjadi overtopping. Banyak spillway

menggunakan tipe mercu Ogee. Mercu Ogee adalah sebuah mercu bendung yang

memiliki bentuk tirai luapan ambang tajam. Oleh karena itu, mercu ini tidak akan

memberikan tekanan sub atmosfir pada permukaan mercu sewaktu bendung

mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit rendah, air akan memberikan

tekanan kebawah pada mercu. Bentuk mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 2-7

dan prototipe mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 2-8.

17

Gambar 2-7 Tampak Atas dan Potongan A-A pada Mercu Ogee

Gambar 2-8 Prototipe Percobaan Mercu Ogee

Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, US Army Corp of

Engineers telah mengambangkan persamaan berikut:

= (2.1)

18

dengan:

X,Y = koordinat permukaan hilir hd = tinggi energi rencana diatas mercu K,n = parameter untuk berbagai kemiringan hilir

Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung tipe Ogee (Kriteria

Perencanaan, KP-02) adalah sebagai berikut:

(2.2)

dengan:

Q = debit (cm3/dt) Cd = koefisien debit (C0 C1 C2) C0 = konstanta (1,30) C1 = fungsi p/hd dan H1/hd

C2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu (1) g = percepatan gravitas (981cm/dt2 ) b = panjang mercu (cm) H = tinggi air di atas mercu (cm)

2.2.4 Puncak Tipe Deret Sinusoida

Puncak tipe deret sinusoida merupakan hasil modifikasi dari puncak tipe deret

cocor bebek. Penelitian puncak tipe deret cocor bebek yang dilakukan Pertiwi

Agusari memiliki bentuk deretan setengah lingkaran. Dalam percobaan

sebelumnya menggunakan 2 sisi bentuk yaitu puncak tipe cocor bebek 1 dan

cocor bebek tipe 2. Untuk sketsa bentuk puncak tipe deret cocor bebek 1 dan 2

ditunjukan pada Gambar 2-9 dan 2-10.

Gambar 2-9 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 1

19

Gambar 2-10 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 2

Pada penelitian ini juga dilakukan perlakuan yang sama seperti halnya penelitian

sebelumnya, yaitu dengan menggunakan 2 sisi yang berbeda. Untuk sketsa bentuk

puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2 ditunjukan pada Gambar 2-11 dan 2-12.

Gambar 2-11 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Gambar 2-12 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Sketsa bentuk tampak atas dan potongan A-A dari puncak tipe deret sinusoida 1

dan 2 ditunjukkan pada Gambar 2-13.

20

Gambar 2-13 Tampak Atas dan Potongan A-A dari Puncak Tipe Deret Sinusoida

1 dan 2

Persamaan untuk memperkirakan debit yang mengalir melalui spillway menurut

Tullis (1995) adalah:

(2.3)

dengan:

Q = debit (cm3/dt) = koefisien debit

L = Lebar efektif mercu (cm) 1 2 + 3 = Tinggi spillway (cm)

g = percepatan gravitasi (981 cm/dt2)

Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Potongan A-A Puncak Tipe Deret Sinusoida

21

Nilai lebar efektif mercu (L) ditunjukan pada Gambar 2-14.

Gambar 2-14 Nilai Lebar Mercu Spillway Tipe Deret Sinusoida

Puncak tipe deret sinusoida hakikatnya adalah mercu Ogee yang dimodifikasi

pada bagian puncaknya. Puncak tipe deret sinusoida memiliki bentuk yang terdiri

dari beberapa deretan setengah lingkaran yang saling bersinggungan. Dengan

demikian, lebar puncak jauh lebih panjang dari mercu Ogee. Modifikasi ini

diharapkan mampu melimpahkan debit yang lebih besar dibanding dengan mercu

Ogee pada ketebalan air yang yang sama.

Keunggulan dari modifikasi puncak tipe deret sinusoida ini antara lain:

1. Meningkatkan kapasitas debit spillway. Ini membantu mencegah kenaikan

abnormal pada aras (level) permukaan air waduk.

2. Karena memiliki kapasitas debit tinggi, maka dapat melimpahkan debit

dengan ketebalan air diatas puncak yang lebih tipis. Hal ini akan dapat

mengurangi aras (level) muka air maksimum di waduk.

3. Dengan modifikasi bentuk puncak maka tampungan waduk tidak akan

berubah.

Bila kapasitas spillway ditingkatkan kemungkinan fungsi pengendalian banjir

berkurang, akan tetapi peningkatan kapasitas spillway bisa mengurangi laju

r1

r2

r3

22

kenaikan aras (level) muka air sehingga tubuh bendungan aman. Prototipe dari

puncak tipe deret sinusoida ditunjukkan pada Gambar 2-15.

Gambar 2-15 Prototipe Percobaan Puncak Tipe Deret Sinusoida

2.2.5 Analisis Hidrolis

Perhitungan debit menggunakan persamaan sebagai berikut:

tV

Q (2.4)

dengan:

Q = debit (m3/dt atau liter/dt) V = volume (m3 atau liter) t = waktu (detik)

2.2.6 Reservoir Routing

Reservoir routing adalah proses untuk memperhitungkan aliran keluar (outflow

hydrograph) dari sebuah reservoir, berdasarkan aliran masuk (inflow hydrograph)

dan karakteristik aliran keluar melalui bangunan pelimpah.

Horison waktu dibagi menjadi interval durasi , diindeks oleh j, yaitu,

dan persamaan kontinuitas terintegrasi atas setiap

23

interval waktu, seperti ditunjukkan pada Gambar 2-16. Menurut Chow (1959)

reservoir routing dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan dan

pendekatan sebagai berikut:

(2.5)

dengan:

dS = Storage (m3/dt) I(t) = Inflow (m3/dt) Q(t) = Debit (m3/dt) = Interval waktu (dt)

Sumber: Chow, V. T. 1959

Gambar 2-16 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing

Nilai arus masuk tersebut pada awal dan akhir dari interval waktu ke j-th adalah IJ

dan Ij+1, dan nilai-nilai yang keluar adalah Qj dan Q j+1. Dalam hal ini baik inflow

maupun outflow, diukur sebagai data sampel. Jika variasi masuk dan keluar

selama interval mendekati linear, perubahan dalam penyimpanan lebih dari

interval, Sj j+1, dapat ditemukan dengan menulis ulang persamaan sebagai

berikut:

j+1 - Sj = - (2.6)

24

dengan:

j+1 , Sj = Storage (m3/dt) j+1 , Ij = Inflow (m3/dt) j+1 , Qj = Debit (m3/dt)

Nilai Qj dan Sj diketahui pada interval waktu ke-j dari perhitungan selama selang

waktu sebelumnya. Oleh karena itu, Persamaan (2.6) berisi dua variabel yang

diketahui, yaitu, Q j+1 dan S j+1. Persamaan (2.6) dapat juga ditulis dalam bentuk

persamaan sebagai berikut:

(2.7)

Ilustrasi mengenai outflow ditampilkan pada Gambar 2-17.

Sumber: Chow, V. T. 1959

Gambar 2-17 Pengembangan Fungsi Storage-Outflow, Storage-Elevation dan

Elevation-Outflow

Untuk menghitung outflow, Qj+1 dari Persamaan (2.7), diperlukan fungsi storage-

outflow dan Q. Metode untuk mengembangkan fungsi ini menggunakan hubungan

elevasi, volume, outflow yang ditampilkan dalam Gambar 2-16. Hubungan antara

25

elevasi air permukaan dan waduk dapat diturunkan dengan planimetering peta

topografi atau dari survei lapangan. Hubungan elevasi debit berasal dari

persamaan hidrolik sesuai dengan jenis spillway Tabel 2-1. Nilai diambil

sebagai interval waktu hidrograf inflow. Untuk nilai tertentu elevasi air

permukaan, nilai-nilai penyimpanan S dan debit Q ditentukan, maka nilai dari

2s/ dihitung dan diplot pada sumbu horisontal grafik dengan nilai arus

perpindahan Q pada sumbu vertikal (bagian (c) dalam Gambar 2-17)

Dalam penelusuran aliran melalui selang waktu j, semua persyaratan di sisi kanan

Persamaan (2.7) diketahui, sehingga nilai dapat dihitung. Nilai dari Qj+1 dapat

ditentukan dari fungsi volume-outflow 2s/ lawan Q, baik grafis atau

dengan interpolasi linear dari nilai tabel. Untuk mengatur data yang dibutuhkan

pada interval waktu berikutnya, nilai dihitung dengan persamaan:

(2.8)

Perhitungan ini kemudian diulang untuk periode penelusuran aliran berikutnya.

2.2.7 Analisis Karakteristik Korelasi Dua Parameter

Analisis korelasi merupakan salah satu teknik statistik yang digunakan untuk

menganalisis hubungan antara dua variabel atau lebih yang bersifat kuantitatif.

Dasar dari analisis ini karena adanya perubahan sebuah variabel yang disebabkan

atau akan diikuti dengan perubahan variabel lain. Analisis korelasi pada penelitian

ini menggunakan software curve expert. Hasil keluaran dari program ini yaitu

persamaan yang digunakan, koefisien korelasi dan grafik hubungan antara dua

variabel. Terdapat berbagai macam persamaan yang diproses dalam progam ini,

antara lain Quadratic Fit, Exponential Fit, Polynomial Rit, Heat Capacity Model,

Harris Model, dan lain-lain. Semakin besar koefesien korelasi maka semakin

besar keterkaitan perubahan suatu variabel dengan variabel yang lain.

Analisis korelasi ini digunakan dalam penggunaan grafik hubunganan antara debit

terukur dengan tinggi air di hulu, koefisien debit dengan tinggi air di hulu maupun

26

grafik hubungan antara waktu dengan inflow dan outflow pada perhitungan

reservoir routing.

27

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Umum

Tahap-tahap yang sistematis runtut dan saling berkesinambungan disusun untuk

memperoleh hasil yang maksimal serta untuk menghindari timbulnya kesulitan

yang mungkin terjadi pada saat penelitian.

Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan

percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium. Penelitian ini dilakukan

dengan serangkaian kegiatan pendahuluan, untuk mencapai validitas hasil yang

maksimal. Kemudian, untuk mendapatkan kesimpulan akhir, data hasil penelitian

diolah dan dianalisis dengan kelengkapan studi pustaka.

3.2 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian bertempat di Laboratorium Hidrolika, Fakultas Teknik,

Universitas Sebelas Maret.

3.3 Peralatan dan Bahan

Peralatan di Laboratorium Hidrolika antara lain:

1. Open Flume

Merupakan alat utama dalam percobaan pelimpah air. Flume ini, sebagian

besar komponennya terbuat dari acrilic dan memiliki bagian-bagian penting,

yaitu:

1) Saluran air, tempat utama dalam percobaan ini, untuk meletakkan model

pelimpah. Saluran berupa talang dengan penampang 30x30 cm2 dan

panjang 180 cm. Saluran terbuat dari akrilik sehingga memilki dinding

transparan untuk mempermudah pengamatan.

27

28

2) Hyrdraulic Bench, bak penampung yang berfungsi menampung air yang

akan dialirkan ke talang maupun yang keluar dari saluran.

3) Pompa air, terletak di hydraulic bench, berfungsi untuk memompa air agar

bisa didistribusikan sepanjang talang air. Pompa ini dilengkapi dengan

tombol on/off otomatis untuk supply listrik 220/240 V, 50 Hz.

4) Kran debit, merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya debit

yang keluar dari pompa. Memiliki skala bukaan debit 6-9 range.

5) Roda pengatur kemiringan, terletak di hulu saluran yang bisa diputar

secara manual untuk mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang

diinginkan. Roda pengatur bed slope ini memiliki skala untuk maximum

positive bed slope + 3,0 % dan maximum negative bed slop 1,0 %.

6) Reservoir digunakan untuk menampung air yang keluar dari open flume

(bagian hilir).

Sketsa rangkaian open flume yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan

pada Gambar 3-1.

Sumber: Pertiwi Agusari, 2011

Gambar 3-1 Sketsa Rangkaian Open Flume

2. Pelimpah

Model khusus yang dibuat dari akrilik dan kayu, terdiri dari 2 bagian, yaitu:

29

1) Bagian atas

Bagian ini bisa dilepas pasang. Pada penelitian pertama dipasang mercu

Ogee, dan penelitian kedua diganti dengan modifikasi bentuk puncak tipe

deret sinusoida.

2) Bagian bawah

Bagian utama spillway yang tidak bisa diubah-ubah.

3. Stopwatch

Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran.

4. Pompa Air

Pompa air digunakan untuk memompa air yang ada pada tampungan hydraulic

bench agar dapat mengalir pada open flume. Dalam penelitian ini digunakan

sebanyak 3 buah pompa.

5. Kamera

Kamera digunakan untuk mengabadikan gambar maupun video saat penelitian

dilakukan/sebagai dokumentasi.

6. Mistar ukur

Mistar ukur digunakan untuk mengukur panjang loncatan hidrolis.

7. Kelereng

Kelereng digunakan untuk meredam aliran air yang mengalir pada open flume.

8. Peralatan Penunjang (gayung, selang dan obeng)

Gayung dan selang digunakan untuk penggantian air, sedangkan obeng

digunakan untuk mengencangkan skrup-skrup pada peralatan yang longgar.

Bahan yang dipakai selama penelitian yaitu:

1. Air bersih

Aliran air yang digunakan adalah air bersih, air yang tidak membawa sedimen.

2. Malam

Malam digunakan sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah

dengan dasar atau dinding flume dan celah antara balok kayu dengan dinding

flume, agar tidak terjadi kebocoran maupun rembesan.

30

3.4 Langkah Penelitian

3.4.1 Persiapan Alat

Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume, karena alat ini harus

dirangka dan dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara

sempurna. Langkah- langkah untuk menyiapkan flume adalah sebagai berikut:

1. Mempersiapkan alat yang dimodifikasi dengan alat-alat lain.

2. Mempersiapkan model pelimpah dengan bentuk mercu Ogee dan bentuk tipe

deret sinus soida yang terbuat dari akrilik dan kayu.

3. Mengisi hydraulic bench dengan air bersih sampai pompa terendam air,

karena jika pompa air tidak terendam air maka akan terbakar.

4. Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan menutup celah

antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran, agar tidak bocor.

Persiapan alat tidak hanya diawal, tetapi juga pada setiap pergantian setting

percobaan.

3.4.2 Pengecekan Alat (Kalibrasi Alat Ukur Debit)

Pengecekan alat dilakukan setelah alat benar- benar siap dipakai. Pengecekan

dilakukan untuk mengetahui nilai pembacaan alat lebih akurat, sesuai dengan apa

yang sebenarnya terjadi. Dalam penelitian ini dilakukan pengecekan kalibrasi alat

pengukur debit pada hydraulic bench.

Kalibrasi alat ukur debit dilakukan untuk mengetahui apakah debit yang terbaca

pada hydraulic bench sama dengan yang dialirkan oleh pompa. Sehingga

diketahui bahwa alat ukur debit pada hydraulic bench berfungsi baik. Kalibrasi

debit dilakukan sebagai berikut:

1. Menghidupkan pompa setelah hydraulic bench terisi cukup oleh air untuk

membuat sirkulasi aliran.

2. Membuka kran pengatur debit aliran pada skala yang diinginkan.

3. Pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur debit yang terdapat pada

hydraulic bench, pengukuran dilakukan setelah aliran pada saluran stabil.

31

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

1) Menutup katup dimana air dari saluran akan masuk kembali ke hydraulic

bench.

2) Pada saat yang bersamaan permukaan air pada pipa pengukur yang sudah

ada skala volumenya akan naik, menghitung dengan stopwatch waktu yang

diperlukan untuk mencapai volume yang diinginkan.

3) Debit diperoleh dengan membandingkan antara volume dengan waktu.

4. Pengukuran debit pada aliran yang dialirkan oleh pompa. Langkah-

langkahnya adalah sebagai berikut:

1) Menyiapkan ember kecil untuk menampung air.

2) Menampung air yang keluar dari saluran tetapi sebelum air masuk ke

hydraulic bench.

3) Saat air mulai masuk ke ember, menghidupkan stopwatch dan mematikan

stopwatch saat ember berisi air tersebut diangkat.

4) Menghitung volume air yang tertampung dalam ember dengan

menggunakan gelas ukur.

5) Volume yang diperoleh dibagi waktu yang terjadi / waktu yang terbaca

pada stopwatch tadi sehingga diperoleh debit aliran yang terjadi.

5. Mengulangi kegiatan ke-2 dan kegiatan ke-3 pada beberapa variasi skala kran

pengatur debit yang diinginkan.

6. Data diperoleh dalam bentuk tabel dan dibuat grafik dengan bantuan Ms.

Excel sehingga didapat suatu persamaan.

3.4.3 Pengolahan Data Kalibrasi Alat Ukur Debit

Inti dari kalibrasi alat ukur debit adalah mencari perbandingan debit dari alat ukur

debit di hydraulic bench dengan debit yang keluar dari saluran langsung atau debit

yang tertampung di ember. Persamaan yang digunakan dalam pengolahan data

kalibrasi alat ini sesuai dengan Persamaan (2.4) pada Bab 2.

Data yang dibutuhkan pada pengukuran debit dari alat ukur debit di hydraulic

bench adalah volume yang dicapai oleh air di dalam pipa ukur dan waktu yang

ditempuhnya. Sedangkan untuk debit yang keluar dari saluran atau tertampung di

32

ember, dibutuhkan data volume air yang tertampung di ember dan waktu yang

dibutuhkan. Hasilnya kita akan mendapatkan data debit hydraulic bench (Qhb)

dengan debit ukur (Qpompa) dalam beberapa variasi skala bukaan debit 7,0, 7,2,

7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,8, 8,0, 8,2, 8,4, 8,6, dan 8,8. Data-data itu diplot dalam grafik

dengan program Ms Excel, dan dicari nilai korelasinya. Jika nilai korelasi

mendekati 1, maka hubungan antara Qhb dengan Qpompa adalah linear atau sama,

artinya alat ukur debit di hydraulic bench bisa digunakan. Begitu juga sebaliknya,

jika nilai R jauh dari 1, maka hubungan keduanya tidak linear, sehingga alat ukur

debit di hydraulic bench tidak bisa digunakan.

3.4.4 Pengambilan Data

3.4.5.1 Pengambilan Data Saat Awal dengan Mercu Ogee

Data-data yang dicatat saat penelitian berlangsung adalah sebagai berikut:

1. Panjang flume

Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.

2. Lebar flume


3. Tinggi pelimpah


4. Panjang pelimpah


5. Debit flume

Data ini diperoleh dari pembacaan pada knop pengatur debit pada flume.

6. Kemiringan flume

Data ini diperoleh dari pembacaan pada kran pengatur kemiringan pada

flume.

7. Tinggi muka air di atas puncak pelimpah

Hubungan antara debit dengan tinggi muka air.

33

Sketsa aliran yang melalui mercu Ogee ditunjukkan pada Gambar 3-2.

Keterangan gambar: h0 = tebal air di hulu Mercu Ogee h = tebal air di atas puncak Mercu Ogee Q 1,2,3 = debit air ke- 1, 2, dan 3 L 0 = jarak dari mercu Ogee

Gambar 3-2 Aliran Melalui Mercu Ogee

3.4.5.2 Pengambilan Data Saat Menggunakan Pelimpah Modifikasi

Data-data yang dicatat saat penelitian berlangsung adalah sebagai berikut:

1. Panjang flume


2. Lebar flume


3. Tinggi pelimpah


4. Panjang pelimpah


5. Debit flume

Data ini diperoleh dari pembacaan pada knop pengatur debit pada flume.

6. Kemiringan flume

Data ini diperoleh dari pembacaan pada kran pengatur kemiringan pada

flume.

34

7. Tinggi muka air di atas puncak pelimpah

Hubungan antara debit dengan tinggi muka air.

Sketsa aliran yang melalui spillway tipe deret sinussoida ditunjukkan pada

Gambar 3-3.

Keterangan gambar: h0 = tebal air di hulu puncak tipe deret sinusoida h = tebal air di atas puncak tipe deret sinusoida Q 1,2,3 = debit air ke- 1, 2, dan 3 L 0 = jarak dari puncak tipe deret sinusoida

Gambar 3-3 Aliran Melalui Puncak Tipe Deret Sinusoida

3.4.5 Pengolahan Data

Pada tahap ini, data yang sudah didapat melalui percobaan dianalisis dengan cara

membandingkan percobaan saat menggunakan pelimpah lurus dan setelah

pemasangan bangunan pelimpah dengan modifikasi. Pengolahan data mengacu

pada rumus-rumus yang telah dicantumkan pada Bab 2 mengenai landasan teori.

3.4.6 Pembahasan

Pada tahap ini data yang telah diolah, dibahas dengan bantuan grafik- grafik

melalui software curve expert dan ditarik kesimpulan sementara yang

berhubungan dengan tujuan penelitian. Grafik tersebut meliputi:

1. Peningkatan aras permukaan air waduk yang terjadi.

35

2. Perbandingan perilaku aras permukaan air waduk dengan menggunakan

Mercu Ogee dengan puncak tipe deret sinusoida.

3. Perbandingan antara inflow dan outflow terhadap fungsi waktu.

3.4.7 Diagram Alir

Tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3-4.

Mulai

Memberikan aliran pada flume hingga air melimpas

Pencapaian R2

Pengamatan debit melalui hydraulic bench

Pengamatan debit melalui pompa

Menghitung debit melalui hydraulic bench dan pompa

Mencatat hasil pengamatan

(skala bukaan, volume dan

Membandingkan debit melalui hydraulic bench dan pompa pada tiap skala bukaan

Setting flume

Ya

Tidak

A

36

Keterangan: hmaks = tebal air maksimum di atas mercu (cm) R2 = angka korelasi

A

Memasang mercu Ogee

Memberikan aliran pada flume hingga air

mulai melimpah

Pengamatan


(ketinggian dan debit)

Tidak

Ya

Memasang puncak tipe deret sinusoida

1

Memberikan aliran pada flume

Pengamatan



Pencapaian hmaks

(h < hmaks)

Pencapaian hmaks

(h < hmaks)

Tidak

Ya

h dinaikkan dengan

interval 0,25 cm

h dinaikkan dengan

interval 0,25 cm

A

Memasang puncak tipe deret sinusoida

2

37

Gambar 3-4 Diagram Alir Tahapan Penelitian

A

Memberikan aliran pada flume

Pengamatan



Pencapaian hmaks (h < hmaks)

h dinaikkan dengan

interval 0,25 cm

Tidak

Ya

Membandingkan hasil pengamatan menggunakan mercu Ogee dengan perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2

Selesai

Membandingkan hasil analisis dengan teori yang sudah ada

Menghitung Debit, Nilai Cd, perbandingan inflow dan outflow dengan perhitungan routing waduk untuk setiap pelimpah yang

digunakan

Kesimpulan dan saran

38

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Alat Ukur Debit

Penelitian ini menggunakan hydraulic bench sebagai alat ukur debit. Kalibrasi

yang dilakukan untuk mengetahui ketepatan hasil yaitu dengan membandingkan

debit melalui hydraulic bench (Qhb) dan debit melalui pompa (Qpompa). Kalibrasi

tidak dapat dilaksanakan menggunakan currentmeter.karena currentmeter tidak

dapat digunakan untuk mengukur kecepatan flume meskipun pada keadaan debit

maksimum. Ketebalan aliran di flume yang relatif kecil membuat baling-baling

currentmeter tidak dapat berada di bawah permukaan air secara keseluruhan.

Hydraulic bench diamati hingga mencapai volume 10000 cm3. Pada saat

pengisian dicatat waktu yang diperlukan untuk mengisi hydraulic bench dari

keadaan kosong hingga keadaan volume 10000 cm3. Maka dapat diketahui besar

debit yang ada di flume pada tiap ketebalan air, yaitu dengan cara membagi

volume 10000 cm3 dengan lama waktu pengisian (t).

4.1.1 Kalibrasi Alat

Kalibrasi alat ukur debit dilakukan untuk mengetahui apakah debit yang terbaca

pada hydraulic bench sama dengan yang dialirkan oleh pompa. Sehingga

diketahui bahwa alat ukur debit pada hydraulic bench berfungsi baik. Data yang di

ambil dari kalibrasi alat ini meliputi volume dan waktu pada variasi skala bukaan

debit 7,0, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,8, 8,0, 8,2, 8,4, 8,6, dan 8,8. Data yang telah

didapat diolah menggunakan Persamaan (2.4) pada Bab 2, kemudian dapat

diketahui angka korelasinya. Besaran debit dapat dihitung sebagai berikut:

1 Pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur debit yang terdapat pada

hydraulic bench

Pengambilan data disesuaikan dengan skala bukaan debit. Alat penelitian

(Open Flume) ditunjukkan pada Gambar 4-1.

38

39


Gambar 4-1. Alat Penelitian (Open Flume)

Perhitungan debit terukur pada hydraulic bench (Qhb)

V = volume air = 5000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 34,88 dt

= 143,37 cm3/dt

Jadi, debit terukur (Qhb) pada skala bukaan 7,00 mm adalah 143,37 cm3/dt. Untuk

selanjutnya besaran debit pada hydraulic bench ditunjukkan pada Tabel 4-1.

Tabel 4-1. Data Pengamatan Debit pada Hydraulic Bench

No. Skala

Bukaan (mm)

Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 7,00 5000 34,88 143,37 2 7,20 5000 24,61 203,17 3 7,40 5000 13,16 379,94 4 7,60 5000 8,51 587,89 5 7,80 5000 6,05 827,13 6 8,00 5000 5,62 890,47 7 8,20 5000 3,85 1300,39 8 8,40 5000 3,39 1477,10 9 8,60 5000 3,03 1652,89

10 8,80 5000 2,01 2487,56

40

2 Pengukuran debit pada aliran yang dialirkan oleh pompa.

Pengambilan data disesuaikan dengan skala bukaan debit. Pengukuran ini

mengganti tampungan air yang telah digunakan pada pengukuran sebelumnya

(hydraulic bench) dengan penampung air (ember).

Perhitungan debit terukur pada pompa (Qpompa)

V = volume air = 3300 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 19,11 dt

= 172,68 cm3/dt

Jadi, debit pada pompa (Qpompa) pada skala bukaan 7,00 mm adalah 172,68

cm3/dt. Untuk selanjutnya besaran debit pada pompa ditunjukkan pada Tabel

4-2.

Tabel 4-2. Data Pengamatan Debit pada Pompa

No. Skala

Bukaan (mm)

Volume (cm3)

t (dt)

Qpompa (cm3/dt)

1 7,00 3300 19.11 172.68 2 7,20 3100 14.56 212.91 3 7,40 2900 7.63 380.08 4 7,60 3100 6.29 492.85 5 7,80 2900 4.22 687.20 6 8,00 3300 3.45 956.52 7 8,20 3200 2.46 1300.81 8 8,40 3200 2.01 1592.04 9 8,60 2900 1.69 1715.98 10 8,80 3400 1.44 2361.11

Berdasarkan data pengamatan di atas didapat lengkung hubungan antara Qhb

dan Qpompa yang ditampilkan pada Gambar 4-2. Sesuai dengan grafik yang

diperoleh dari Ms. Excel diperoleh persamaan y = 0,985x + 6,213, dengan

nilai R² = 0,986

41

Gambar 4-2. Grafik Hubungan Antara Qhb dan Qpompa

Dari Gambar 4-2 diperoleh nilai korelasi sebesar 0,986. Nilai ini mendekati 1,

maka hubungan antara Qhb dengan Qpompa adalah linear atau sama, artinya

alat ukur debit di hydraulic bench dapat digunakan.

4.1.2 Debit Terukur Pada Tiap Ketebalan

Ketebalan air di hulu mercu spillway diatur untuk setiap peningkatan ketebalan

0,25 cm. Ketebalan air di atas crest dan waktu pengisian hydraulic bench pada

tiap ketebalan air diukur. Sehingga besaran debit tiap ketebalan air dapat

diketahui. Perlakuan ini diterapkan baik pada penggunaan mercu Ogee maupun

penggunaan puncak tipe deret sinusoida.

Sesuai dengan persamaan yang telah dijelaskan pada Bab 2 untuk debit terukur,

maka besaran debit tiap ketebalan air yang melimpas puncak spillway baik yang

berbentuk Ogee maupun tipe deret sinusoida dapat dihitung seperti berikut:

42

4.1.2.1 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee

Tampak atas dan potongan A-A dari mercu Ogee ditunjukkan pada Gambar 4-3

dan Open Flume ditunjukkan pada Gambar 4-4.

Gambar 4-3. Tampak Atas dan Potongan A-A Mercu Ogee


Gambar 4-4. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Mercu Ogee

Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee

H1 = tinggi di hulu crest = 1 cm

Tampak Atas Mercu Ogee

Potongan A-A Mercu Ogee

43

V = volume air = 10000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 105 dt

= 95,24 cm3/dt

Jadi, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 1 cm adalah 95,24 cm3/dt. Untuk

selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang melimpas mercu Ogee

ditampilkan pada Tabel 4-3.

Tabel 4-3. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee

No. H di hulu crest (cm)

H di atas crest (cm)

Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 1,00 0,70 10000 105 95,24 2 1,25 0,85 10000 49,22 203,17 3 1,50 1,10 10000 25,32 379,90 4 1,75 1,20 10000 17,77 562,75 5 2,00 1,35 10000 12,230 813,21 6 2,25 1,50 10000 11,48 871,08 7 2,50 1,85 10000 7,69 1300,39 8 2,75 2,00 10000 6,67 1498,58 9 3,00 2,20 10000 6,05 1652,89

10 3,20 2,40 10000 3,87 2581,98

Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4-5, kemudian

dicari persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba

menggunakan software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu

persamaan Sinusoidal Fit dengan rumus y= 9305,97 + 9173,94 x cos (0,29x+2,92)

dengan nilai R2= 0,98.

44

Gambar 4-5. Grafik Hasil Debit Terukur Mercu Ogee

Perbandingan hasil debit terukur pada mercu Ogee dengan menggunakan

perhitungan dan persamaan lengkung Sinusoidal Fit dapat dilihat pada Tabel 4-4.

Tabel 4-4. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee dengan

Persamaan Lengkung Sinusoidal Fit

No. Perhitungan Debit Terukur

Persamaan Lengkung

Sinusoidal Fit

Faktor Korelasi

( )

Kesalahan Relatif

(%) 1 95,24 152,44 0,62 37,52 2 203,17 220,18 0,92 7,72 3 379,90 335,03 1,13 13,39 4 562,75 496,40 1,13 13,37 5 813,21 703,45 1,16 15,60 6 871,08 955,11 0,91 8,80 7 1300,39 1250,07 1,04 4,03 8 1498,58 1586,80 0,94 5,56 9 1652,89 1963,57 0,84 15,82 10 2581,98 2292,49 1,13 12,63

Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-5 diperoleh bahwa semakin tinggi

kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan dan

debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini menunjukan hubungan antara

y = 9305,97 + 9173,94 x cos (0,29x+2,92) R² = 0,98

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Deb

it ( c

m3 /

dt)

H hulu (cm)

Mercu Ogee

Sinusoidal Fit (Mercu Ogee)

45

kenaikkan muka air, waktu dan debit adalah berbanding lurus. Berdasarkan

perbandingan pengamatan debit pada Tabel 4-4 diperoleh faktor korelasi rata-rata

0,98 dan persentase kesalahan relatif rata-rata sebesar 13,44%. Hal ini

menunjukkan bahwa besaran debit yang dihasilkan dari software curve expert

adalah mendekati sama dengan perhitungan debit terukur.

4.1.2.2 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida

1. Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Tampak atas dari bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 ditunjukkan pada

Gambar 4-6 dan Open Flume ditunjukkan pada Gambar 4-7.

Gambar 4-6.Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1


Gambar 4-7. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret

Sinusoida 1

46

Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

H1 = tinggi di hulu crest = 1 cm V = volume air = 10000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 97,09 dt

= 102,99 cm3/dt

Jadi, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 1 cm adalah 102,99 cm3/dt. Untuk

selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang melimpas puncak tipe

deret sinusoida 1 ditampilkan pada Tabel 4-5.

Tabel 4-5. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret

Sinusoida 1



Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 1,00 0,90 10000 97,09 102,99 2 1,25 1,20 10000 33,71 296,65 3 1,50 1,40 10000 17,85 560,35 4 1,75 1,60 10000 13,09 763,77 5 2,00 1,75 10000 10,62 941,35 6 2,25 2,10 10000 8,57 1166,86 7 2,50 2,20 10000 7,38 1354,46 8 2,75 2,40 10000 5,27 1897,53 9 3,00 2,60 10000 4,24 2358,49

Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4-8 dicari

persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan

software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan

yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh

persamaan lengkung Quadratic Fit: y= 299,82x2 144,88x + 14,72 dengan

nilai R2 = 0,99.

47

Gambar 4-8. Grafik Hasil Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Perbandingan hasil debit terukur puncak tipe deret sinusoida 1 dengan

menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit dapat

dilihat pada Tabel 4-6.

Tabel 4-6. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret

Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit

No. Perhitungan Debit Terukur

Persamaan Lengkung

Quadratic Fit

Faktor Korelasi

Kesalahan Relatif

(%) 1 102,99 169.66 0.61 39.29 2 296,65 302.09 0.98 1.80 3 560,35 471.99 1.19 18.72 4 763,77 679.38 1.12 12.42 5 941,35 924.24 1.02 1.85 6 1166,86 1206.58 0.97 3.29 7 1354,46 1526.39 0.89 11.26 8 1897,53 1883.68 1.01 0.74 9 2358,49 2278.45 1.04 3.51

Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-8 diperoleh bahwa semakin

tinggi kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang

y = 299,82x2 - 144,88x + 14,72R² = 0.,99

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Deb

it ( c

m3 /

dt)

H hulu (cm)

Sinusoida 1

Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)

48

dibutuhkan dan debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini

menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan debit adalah

berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan debit pada Tabel 4-

6 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,98 dan persentase kesalahan relatif rata-

rata sebesar 10,32%. Hal ini menunjukkan bahwa besaran debit yang

dihasilkan dari software curve expert adalah mendekati sama dengan

perhitungan debit terukur.

2. Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Tampak atas dari bentuk puncak tipe deret sinusoida 2 ditunjukkan pada

Gambar 4-9 dan Open Flume ditunjukkan pada Gambar 4-10.

Gambar 4-9. Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2


Gambar 4-10. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

49

Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

H1 = tinggi di hulu crest = 0,75 cm V = volume air = 10000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 267,44 dt

= 37,39 cm3/dt

Jadi, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 0,75 cm adalah 37,39 cm3/dt. Untuk

selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang melimpas puncak tipe

deret sinusoida 2 ditampilkan pada Tabel 4-7.

Tabel 4-7. Data Pengamatan Debit Ukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2



Volume (cm3)

t (dt)

Qhb (cm3/dt)

1 0,75 0,55 10000 267,44 37,39 2 1,00 0,85 10000 39,92 250,50 3 1,25 1,00 10000 21,13 473,26 4 1,50 1,30 10000 14,05 711,74 5 1,75 1,50 10000 10,04 996,02 6 2,00 1,60 10000 8,53 1172,33 7 2,25 1,80 10000 6,84 1461,99 8 2,50 2,00 10000 5,36 1865,67 9 2,75 2,20 10000 4,43 2257,34

10 2,95 2,40 10000 4,40 2272,73

Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4-11 dicari



yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh

persamaan lengkung Quadratic Fit y = -519,21 + 655,09x+ 110,98x2 dengan

nilai R2= 0,99

50

Gambar 4-11. Grafik Hasil Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Perbandingan hasil debit terukur pada puncak tipe deret sinusoida 2 dengan

menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit dapat

dilihat pada Tabel 4-8.

Tabel 4-8. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret

Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit

No. Perhitungan

Debit Terukur

Persamaan Lengkung

Quadratic Fit

Faktor Korelasi

Kesalahan Relatif

(%) 1 37,39 34,54 1,08 8,26 2 250,50 246,87 1,01 1,47 3 473,26 473,06 1,00 0,04 4 711,74 713,14 1,00 0,20 5 996,02 967,08 1,03 2,99 6 1172,33 1234,89 0,95 5,07 7 1461,99 1516,58 0,96 3,60 8 1865,67 1812,14 1,03 2,95 9 2257,34 2121,57 1,06 6,40

10 2272,727 2379,105 0,96 4,47



y = 110,9x2 + 655,1x - 519,2R² = 0,997

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25

Deb

it ( c

m3 /

dt)

H hulu (cm)

Sinusoida 2


51

dibutuhkan dan debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini

menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan debit adalah

berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan debit pada Tabel 4-

8 diperoleh faktor korelasi rata-rata 1,01 dan persentase kesalahan relatif rata-

rata sebesar 3,54%. Hal ini menunjukkan bahwa besaran debit yang

dihasilkan dari software curve expert adalah mendekati sama dengan

perhitungan debit terukur.

4.1.3 Koefisien Debit Pada Tiap Ketebalan

Sesuai dengan Persamaan (2.2) yang telah dijelaskan pada Bab 2, maka besaran

koefisien debit tiap ketebalan air yang melimpas mercu baik yang berbentuk Ogee

maupun berbentuk sinusoida dapat dihitung seperti berikut:

4.1.3.1 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Mercu Ogee

Adapun perhitungan koefisien debit (Cd) mercu Ogee dihitung sebagai berikut:

Q1 = debit = 95,24 cm3/dt Cd = koefisien debit (=C0 C1 C2) C0 = konstanta untuk pelimpasan sempurna (=1,30) C1 = fungsi p/hd dan H1/hd P = tinggi tubuh spillway = 15 cm hd= tinggi air di hulu = 1 cm H1= tinggi air di hulu keadaan tenang = 1 cm C2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu (=1) g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2 b = lebar mercu = 18 cm H2 = tinggi air di hulu crest = 1 cm

Dengan cara yang sama maka besaran koefisien Cd untuk tiap ketebalan air di atas

mercu Ogee ditampilkan pada Tabel 4-9.

52

Tabel 4-9. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada Mercu Ogee



b (cm)

g (cm/dt2)

Qhb

(cm3/dt) Cd

1 1,00 0,70 18 981 95,24 0,18 2 1,25 0,85 18 981 203,17 0,27 3 1,50 1,10 18 981 379,90 0,39 4 1,75 1,20 18 981 562,75 0,46 5 2,00 1,35 18 981 813,21 0,54 6 2,25 1,50 18 981 871,08 0,49 7 2,50 1,85 18 981 1300,39 0,62 8 2,75 2,00 18 981 1498,58 0,62 9 3,00 2,20 18 981 1652,89 0,60 10 3,20 2,40 18 981 2581,98 0,85

Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4.12 dicari



yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan

lengkung Quadratic Fit, y = -0,13+0,37-0,03x2 dengan nilai R2 = 0,95.

Gambar 4-12. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Mercu Ogee

Perbandingan hasil koefisien debit terukur pada mercu Ogee dengan

menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit dapat dilihat

pada Tabel 4-10.

y =-0,13+0,37x-0,03x2

R² = 0,95

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Cd

H hulu (cm)

Mercu Ogee

Quadraぼc Fit (Mercu Ogee)

53

Tabel 4-10. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Mercu Ogee

dengan Persamaan Lengkung Quadratic FIt

No. Cd

Hitung Cd

Quadratic Fit Faktor Korelasi

Kesalahan Relatif

(%)

1 0,18 0,21 0,86 14,28

2 0,27 0,28 0,96 3,78

3 0,39 0,36 1,09 9,36 4 0,46 0,42 1,08 7,98

5 0,54 0,49 1,11 10,94

6 0,49 0,55 0,89 11,38

7 0,62 0,60 1,02 2,38

8 0,62 0,66 0,94 5,97 9 0,60 0,71 0,85 15,31

10 0,85 0,74 1,14 14,16

Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-12 diperoleh bahwa semakin tinggi

kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan dan

nilai koefisien debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini menunjukan

hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan nilai koefisien debit adalah

berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan koefisien debit pada

Tabel 4-10 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,99 dan persentase kesalahan relatif

rata-rata sebesar 9,55%. Hal ini menunjukkan bahwa besaran koefisien debit yang

dihasilkan dari software curve expert adalah mendekati sama dengan perhitungan

koefisien debit.

4.1.3.2 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida

1. Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Adapun perhitungan koefisien debit (Cd) puncak tipe deret sinusoida 1

dihitung sebagai berikut:

Q1 = debit = 102,99 cm3/dt Cd = koefisien debit g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2 b = lebar mercu = 28,29 cm H1 = tinggi air di hulu crest = 1 cm

54

Dengan cara yang sama maka besaran koefisien Cd untuk tiap ketebalan air di

atas puncak tipe deret sinusoida 1 ditampilkan pada Tabel 4-11.

Tabel 4-11. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada puncak Tipe Deret

Sinusoida 1

No. H di hulu

crest (cm)


b (cm)

g (cm/dt2)

Qhb

(cm3/dt) Cd

1 1,00 0,90 28,29 981 102,94 0,12 2 1,25 1,20 28,29 981 296,65 0,25 3 1,50 1,40 28,29 981 560,35 0,37 4 1,75 1,60 28,29 981 763,77 0,39 5 2,00 1,75 28,29 981 941,354 0,40 6 2,25 2,10 28,29 981 1166,86 0,41 7 2,50 2,20 28,29 981 1354,46 0,41 8 2,75 2,40 28,29 981 1897,53 0,50 9 3,00 2,60 28,29 981 2358,49 0,54

Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4-13 dicari




lengkung Quadratic Fit: y= = -0,21 + 0,45x - 0,07x2, dengan nilai R2= 0,94.

55

Gambar 4-13. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak

Tipe Deret Sinusoida 1

Perbandingan hasil koefisien debit terukur pada puncak tipe deret sinusoida 1

dengan menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit

dapat dilihat pada Tabel 4-12.

Tabel 4-12. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak

Tipe Deret Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Qudratic Fit

No. Cd Hitung

Cd Quadratic Fit

Faktor Korelasi

Kesalahan Relatif

(%)

1 0,12 0,17 0,74 26,33

2 0,25 0,24 1,06 5,64

3 0,37 0,30 1,20 19,77

4 0,39 0,36 1,10 9,60 5 0,40 0,41 0,98 2,11

6 0,41 0,44 0,93 6,96

7 0,41 0,47 0,87 13,43

8 0,50 0,49 1,01 0,83

9 0,54 0,51 1,08 7,53

y = -0,21 + 0,45x - 0,07x2

R² = 0,94

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Cd

H hulu (cm)

Sinusoida 1


56



dibutuhkan dan nilai koefisien debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal

ini menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan nilai koefisien

debit adalah berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan

koefisien debit pada Tabel 4-10 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,99 dan

persentase kesalahan relatif rata-rata sebesar 10,25%. Hal ini menunjukkan

bahwa besaran koefisien debit yang dihasilkan dari software curve expert

adalah mendekati sama dengan perhitungan koefisien debit.

2. Perhitungan Koefisien Cd Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Adapun perhitungan koefisien Cd puncak tipe deret sinusoida 2 dihitung

sebagai berikut:

Q1 = debit = 37,39 cm3/dt Cd = koefisien debit g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2 b = lebar mercu = 28,29 cm H1 = tinggi air di hulu crest = 0,75 cm

Dengan cara yang sama maka besaran koefisien debit (Cd) untuk tiap ketebalan

air di atas puncak tipe deret sinusoida 2 ditampilkan pada Tabel 4-13.

57

Tabel 4-13. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret

Sinusoida 2

No. H di hulu crest(cm)


b (cm)

g (cm/dt2)

Qhb

(cm3/dt) Cd

1 0,75 0,55 28,29 981 37,39 0,07 2 1,00 0,85 28,29 981 250,50 0,30 3 1,25 1,00 28,29 981 473,26 0,41 4 1,50 1,30 28,29 981 711,74 0,46 5 1,75 1,50 28,29 981 996,02 0,52 6 2,00 1,60 28,29 981 1172,33 0,50 7 2,25 1,80 28,29 981 1461,99 0,52 8 2,50 2,00 28,29 981 1865,67 0,57 9 2,75 2,20 28,29 981 2257,34 0,59 10 2,95 2,40 28,29 981 2272,73 0,54

Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4-14 dicari




lengkung Quadratic Fit: y = -0,35+0,77x-0,16x2, dengan nilai R2= 0,97.

Gambar 4-14. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak Tipe

Deret Sinusoida 2

y = -0,35+0,77x-0,16x2

R² = 0,97

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25

Cd

H hulu (cm)

Sinusoida 2

Quadraぼc Fitl (Sinusoida 2)

58

Perbandingan hasil koefisien debit terukur pada puncak tipe deret sinusoida 2

dengan menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit

dapat dilihat pada Tabel 4-14.

Tabel 4-14. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak

Tipe Deret Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic

Fit

No. Cd Hitung

Cd Quadratic Fit

Faktor Korelasi

Kesalahan Relatif

(%)

1 0,07 0,13 0,52 48,32

2 0,30 0,26 1,17 17,14 3 0,41 0,36 1,13 12,99

4 0,46 0,44 1,05 4,99

5 0,52 0,50 1,02 2,02

6 0,50 0,55 0,91 9,47

7 0,52 0,57 0,91 9,26 8 0,57 0,58 0,98 1,75

9 0,59 0,56 1,06 6,05

10 0,54 0,53 1,01 1,04



dibutuhkan dan nilai koefisien debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal

ini menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan nilai koefisien

debit adalah berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan

koefisien debit pada Tabel 4-10 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,98 dan

persentase kesalahan relatif rata-rata sebesar 11,30%. Hal ini menunjukkan

bahwa besaran koefisien debit yang dihasilkan dari software curve expert

adalah mendekati sama dengan perhitungan koefisien debit.

59

4.2 Hubungan Grafik Pelimpasan Air Mercu Ogee Dengan

Grafik Pelimpasan Air Puncak Tipe Deret Sinusoida

Dari hasil perhitungan debit dan koefisien debit pada mercu Ogee, puncak tipe

deret sinusoida 1 dan 2 didapat perbedaan grafik diantara ketiganya yang

menunjukkan adanya peningkatan kapasitas debit. Hasil rekapitulasi perbandingan

nilai koefisien debit ditunjukkan pada Tabel 4-15. Grafik perbandingan koefisien

debit yang dihasilkan dari ketiga mercu tersebut ditunjukkan pada Gambar 4-15.

Tabel 4-15. Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee Dengan Koefisien

Debit Pada Spillway Tipe Deret Sinusoida

No. H hulu (cm)

Cd Mercu Ogee

Cd Spillway Tipe Deret Sinusoida 1

Cd Spillway Tipe Deret Sinusoida 2

1. 1,00 0.18 0.12 0.30 2. 1.25 0.27 0.25 0.41 3. 1.5 0.39 0.37 0.46 4. 1.75 0.46 0.39 0.52 5. 2,00 0.54 0.40 0.50 6. 2.25 0.49 0.41 0.52 7. 2.5 0.62 0.41 0.57 8. 2.75 0.62 0.50 0.59

Gambar 4-15. Grafik Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee, Puncak

Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3

Cd

H hulu (cm)

Mercu Ogee

Sinusoida 1

Sinusoida 2

Quadraぼc Fit (Mercu Ogee)Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)Quadraぼc Fit (Sinusoida 2)

60

Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-15 dapat diketahui perbandingan

antara nilai koefisien debit mercu Ogee dengan dengan puncak tipe deret

sinusoida 1 dan 2. Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa puncak tipe deret

sinusoida 1 menghasilkan nilai koefisien debit yang lebih rendah dari mercu

yang lain. Berdasarkan Tabel 4-15 diperoleh nilai koefisien debit minimum

mercu Ogee sebesar 0,18 terjadi ketika ketebalan air 1,0 cm dan nilai koefisien

debit maksimum sebesar 0,62 terjadi ketika ketebalan air 2,75 cm. Nilai

koefisien debit minimum puncak tipe deret sinusoida 1 sebesar 0,12 terjadi

ketika ketebalan air 1,0 cm, dan nilai koefisien debit maksimum sebesar 0,50

terjadi ketika ketebalan air 2,75 cm. Nilai koefisien debit minimum puncak tipe

deret sinusoida 2 sebesar 0,30, terjadi pada ketebalan air 1,0 cm dan nilai

koefisien debit maksimum puncak tipe deret sinusoida 2 sebesar 0,59 terjadi

pada ketebalan air 2,75 cm.

Grafik dan tabel perbandingan debit ditunjukkan pada Gambar 4-16 dan Tabel

4-16.

Gambar 4-16. Grafik Perbandingan Debit Pada Mercu Ogee, Puncak Tipe Deret

Sinusoida 1 dan 2

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Deb

it ( c

m3 /

dt)

H hulu (cm)

Mercu Ogee

Sinusoida 1

Sinusoida 2

Sinusoidal Fit (Mercu Ogee)Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)

61

Tab

el 4

-16.

Per

band

inga

n D

ebit

Peli

mpa

san

Air

Mer

cu O

gee

Den

gan

Deb

it P

elim

pasa

n A

ir P

ada

Punc

ak T

ipe

Der

et S

inus

oida

No.

H

di h

ulu

cres

t (c

m)

Qhb

Mer

cu O

gee

(cm

3 /dt)

Qhb

T

ipe

Der

et

Sinu

soid

a 1

(cm

3 /dt)

Peni

ngka

tan

Tip

e 1

(cm

3 /dt)

Pers

enta

se

(%)

Qhb

T

ipe

Der

et

Sinu

soid

a 2

(cm

3 /dt)

Peni

ngka

tan

Tip

e 2

(cm

3 /dt)

Pers

enta

se

(%)

1 1,

00

95,2

4 10

2,99

7,

76

8,14

25

0,50

15

5,26

16

3,03

2 1,

25

203,

17

296,

65

93,4

8 46

,01

473,

26

270,

09

132,

94

3 1,

50

379,

90

560,

35

180,

45

47,5

0 71

1,74

33

1,85

87

,35

4 1,

75

562,

75

763,

77

201,

02

35,7

2 99

6,02

43

3,27

76

,99

5 2,

00

813,

21

941,

35

128,

15

15,7

6 11

72,3

3 35

9,13

44

,16

6 2,

25

871,

08

1166

,86

295,

78

33,9

6 14

61,9

9 59

0,91

67

,84

7 2,

50

1300

,39

1354

,46

54,0

7 4,

16

1865

,67

565,

28

43,4

7

8 2,

75

1498

,58

1897

,53

398,

96

26,6

2 22

57,3

4 75

8,76

50

,63

61

62

Pada Gambar 4-16 dapat diketahui perbedaan debit pelimpas air mercu Ogee

dengan puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2. Dari grafik dapat dilihat bahwa

puncak tipe deret sinusoida 2 menghasilkan debit lebih besar dari mercu yang

lain. Debit minimum mercu Ogee sebesar 95,24 cm3/dt terjadi ketika ketebalan air

1,0 cm dan debit maksimum sebesar 1498,58 cm3/dt terjadi ketika ketebalan air

2,75 cm. Debit minimum puncak tipe deret sinusoida 1 sebesar 102,99 cm3/dt

terjadi ketika ketebalan air 1,0 cm, debit minimum puncak tipe deret sinusoida 2

sebesar 155,26 cm3/dt, terjadi pada ketebalan air 1,0 cm. Debit maksimum

puncak tipe deret sinusoida 1 sebesar 1897,53 cm3/dt, terjadi pada ketebalan air

2,5 cm dan debit maksimum puncak tipe deret sinusoida 2 sebesar 2257,34 cm3/dt

terjadi pada ketebalan air 2,5 cm.

Debit yang melimpas puncak tipe deret sinusoida 1 mengalami peningkatan

minimum 8,14% dan maksimum 47,50 % terhadap debit yang dihasilkan oleh

mercu Ogee. Adanya peningkatan ini disebabkan karena perbedaan lebar

penampang yang dilewati air ketika melimpas, dimana puncak tipe deret sinusoida

penampang yang lebih lebar. Namun, kenaikan ini bersifat relatif, karena pada

ketebalan tertentu debit yang dihasilkan mencapai maksimum dan akan

mengalami penurunan saat ketebalan tertentu.

Model mercu lain dapat dikaji untuk mendapatkan peningkatan kapasitas debit

yang lebih besar. Keadaan ini adalah keadaan yang diharapkan, karena dengan

besarnya debit yang dihasilkan maka keadaan waduk akan aman dan tampungan

kapasitas air waduk juga tetap. Peningkatan kenaikan air waduk terjadi sekecil

mungkin dan konstruksi pelimpah pun aman.

63

4.3 Perhitungan Reservoir Routing

4.3.1 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Mercu Ogee Berdasarkan

Perhitungan Routing Waduk

Untuk dapat mengetahui pengaruh spillway terhadap limpasan yang terjadi, maka

diasumsikan storage berbentuk trapesium ukuran 600 cm x 600 cm dengan

kemiingan 1;1,5 . Ini dikarenakan storage pada bagian hulu terlalu kecil, sehingga

routing waduk tidak dapat dilakukan. Asumsi storage pada perhitungan routing

waduk ditunjukkan pada Gambar 4-17.

Gambar 4-17. Penampang Asumsi Storage

Adapun hasil hubungan limpasan air pada mercu Ogee sebagai berikut:

H2 = 0,25 cm Q2 = 5,91

S2 = Untuk asumsi = (36000 + 361802) / 0,25 = 90225,3 cm3 = Untuk interval waktu 180 detik = (2 x 90225,3 / 180) + 5,91 = 1008,41 cm3/dt

Dengan cara yang sama dapat dilihat hasil hubungan pelimpasan air pada mercu

Ogee pada Tabel 4-17.

64

Tabel 4-17. Fungsi Storage dan Intflow Mercu Ogee Berdasarkan Resevoir

Routing

Elevation Discharge Storage No. H Q S

(cm) (cm3/dt) (cm3) (cm3/dt)

1 2 3 4 5

1 0 0 0 0 2 0.25 5,91 90225,28 1008,41

3 0.5 29,47 181352,81 2044,50

4 0.75 75,44 273385,97 3113,06

5 1 95,24 366328,13 4165,55

6 1.25 203,17 460182,66 5316,31 7 1.5 379,90 554952,94 6546,04

8 1.75 562,75 650642,34 7792,11

9 2 813,21 747254,25 9116,03

10 2.25 871,08 844792,03 10257,66

11 2.5 1300,39 943259,06 1178105

12 2.75 1498,58 1042658,72 13083,67

Hidrograf pada inflow

= 180 detik. Perhitungan aliran routing pada interval pertama S1 = Q1 = 0 ini

dikarenakan reservoir belum terdapat storage sebagai fungsi simpanan.

Adapun nilai pada storage dan outflow pada akhir interval waktu pada mercu

Ogee sebagai berikut:

t2 = 3 menit = 180 detik inflow2 =

=

= 501,25 cm3/dt (Ij + Ij+1)2 = inflow1 + inflow2

= 0 + 501,25 = 501,25 cm3/dt (2Sj j+1 = (Ij + Ij+1)2 + (2Sj j = 501,25 + 0 = 501,25 cm3/dt Outflow2 = 0+ ((5,91 - 0) / (1008,41 - 0) x 501,25 - 0)) = -10,0927 cm3 3/dt

65

(2Sj j = (2Sj j+1 (2 x Outflow2) = 501,25 - (2 x 0) = 501,25 cm3/dt

Dengan cara yang sama diperoleh nilai storage dan outflow pada akhir interval

waktu yang ditunjukkan pada Tabel 4-18.

66

Tab

el 4

-18.

Per

hitu

ngan

Sto

rage

dan

Out

flow

Mer

cu O

gee

Ber

dasa

rkan

Per

hitu

ngan

Rou

ting

Wad

uk

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

ko

mul

atif

(m

in)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3/dt

)

1 2

3 4

5 6

7 8

9

1 0

0 0

0 0

0.00

0.

00

0.00

2 3

501.

25

501.

25

501.

25

501.

25

0.00

50

1.25

0.

00

3 6

1007

.52

1508

.77

1964

.00

2010

.02

23.0

1 15

08.7

7 23

.01

4 9

1518

.81

2526

.33

4154

.67

4490

.33

167.

83

3027

.58

190.

84

5 12

20

35.1

6 35

53.9

7 63

78.9

2 77

08.6

3 66

4.86

50

62.7

3 85

5.70

6 15

25

56.5

7 45

91.7

3 88

75.9

5 10

970.

65

1047

.35

7619

.30

1903

.04

7 18

30

83.0

7 56

39.6

4 11

589.

56

1451

5.59

14

63.0

1 10

702.

38

3366

.06

8 21

36

14.6

8 66

97.7

5 14

476.

77

1828

7.32

19

05.2

7 14

317.

06

5271

.33

9 24

41

51.4

1 77

66.0

9 17

504.

70

2224

2.87

23

69.0

8 18

468.

47

7640

.41

10

27

4693

.29

8844

.70

2064

8.20

26

349.

40

2850

.60

2316

1.76

10

491.

01

11

30

5240

.33

9933

.62

2388

8.07

30

581.

82

3346

.88

2840

2.09

13

837.

89

12

33

5792

.55

1103

2.88

27

209.

61

3492

0.94

38

55.6

6 34

194.

63

1769

3.55

13

36

52

40.3

3 11

032.

88

2975

2.22

38

242.

49

4245

.14

3943

4.96

21

938.

69

14

39

4693

. 29

9933

.62

3085

7.08

39

685.

84

4414

.38

4412

8.25

26

353.

07

15

42

4151

. 41

8844

.70

3086

9.29

39

701.

78

4416

.25

4827

9.66

30

769.

31

16

45

3614

. 68

7766

.09

3005

2.97

38

635.

38

4291

.20

5189

4.34

35

060.

52

17

48

3083

. 07

6697

.75

2861

0.29

36

750.

72

4070

.22

5497

7.42

39

130.

73

18

51

2556

. 57

5639

.64

2669

5.96

34

249.

93

3776

.98

5753

3.99

42

907.

72

19

54

2035

. 16

4591

.73

2442

8.40

31

287.

69

3429

.64

5956

9.14

46

337.

36

66

67

Tab

el 4

-18

(Lan

juta

n)

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

ko

mul

atif

(m

in)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3/dt

)

1 2

3 4

5 6

7 8

9

20

57

1518

. 81

3553

.97

2189

8.22

27

982.

37

3042

.07

6108

7.95

49

379.

44

21

60

1007

. 52

2526

.33

1917

4.75

24

424.

55

2624

.90

6209

5.47

52

004.

34

22

63

501.

25

1508

.77

1631

1.04

20

683.

52

2186

.24

6259

6.72

54

190.

58

23

66

0.00

50

1.25

13

347.

66

1681

2.29

17

32.3

2 62

596.

72

5592

2.89

24

69

0.00

10

695.

52

1334

7.66

13

26.0

7 57

248.

96

25

72

8665

.35

1069

5.52

10

15.0

9 58

264.

05

26

75

7334

.32

8665

.35

665.

52

5892

9.56

27

78

63

89.8

0 73

34.3

2 47

2.26

59

401.

82

28

81

5680

.28

6389

.80

354.

76

5975

6.58

29

84

5125

.83

5680

.28

277.

22

6003

3.80

30

87

4679

.77

5125

.83

223.

03

6025

6.84

31

90

4312

.74

4679

.77

183.

51

6044

0.35

32

93

40

05.2

9 43

12.7

4 15

3.73

60

594.

08

33

96

3743

.95

4005

.29

130.

67

6072

4.74

34

99

3519

.10

3743

.95

112.

43

6083

7.17

35

102

3323

.64

3519

.10

97.7

3 60

934.

90

36

105

3152

.23

3323

.64

85.7

0 61

020.

60

37

108

3000

.77

3152

.23

75.7

3 61

096.

34

38

111

2866

.02

3000

.77

67.3

7 61

163.

71

39

114

2745

.46

2866

.02

60.2

8 61

223.

99

40

117

2637

.01

2745

.46

54.2

2 61

278.

22

67

68

Tab

el 4

-18

(Lan

juta

n)

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

ko

mul

atif

(m

in)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3/dt

)

1 2

3 4

5 6

7 8

9

41

120

2539

.01

2637

.01

49.0

0 61

327.

21

42

123

2450

.09

2539

.01

44.4

6 61

371.

68

43

126

2369

.09

2450

.09

40.5

0 61

412.

18

44

129

2295

.06

2369

.09

37.0

1 61

449.

19

45

132

2227

.20

2295

.06

33.9

3 61

483.

12

46

135

2164

.80

2227

.20

31.2

0 61

514.

32

47

138

2107

.29

2164

.80

28.7

6 61

543.

07

48

141

2054

.16

2107

.29

26.5

7 61

569.

64

49

144

2004

.95

2054

.16

24.6

0 61

594.

24

68

69

Hubungan antara outflow dan (2Sj j ditunjukkan pada Gambar 4-18

Gambar 4-18. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan

Routing Waduk

Perbandingan inflow dan outflow Mercu Ogee berdasarkan routing waduk


Gambar 4-19. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan

Routing Waduk

Deb

it (c

m3/

dt)

Waktu (menit)

70

Dari Gambar 4-19 dapat dilihat bahwa outflow lebih pendek dari inflow, akan

tetapi waktu yang dibutuhkan untuk melimpaskan air lebih panjang dibandingkan

pada inflow. Nilai inflow maksimal terjadi pada t = 33 menit yaitu sebesar 5792,55

cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar 5240,33 cm3/dt. Nilai

outflow maksimal terjadi pada t = 42 menit yaitu sebesar 4416,25 cm3/dt, dan

mulai menurun pada t = 45 menit yaitu sebesar 4291,20 cm3/dt. Perbandingan

nilai kumulatif inflow dan outflow Mercu Ogee berdasarkan routing waduk


Gambar 4-20. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow Dan Outflow Mercu

Ogee Berdasarkan Routing Waduk

Besarnya storage dapat dilihat pada perbandingan nilai kumulatif inflow dan

outflow mercu Ogee berdasarkan routing waduk (Gambar 4-20). Outflow pada

mercu Ogee memiliki waktu yang lebih lama jika dibandingkan inflow, ini

menunjukkan masih adanya air yang melimpah saat inflow berada di puncak.

Perbedaan waktu pada inflow dan outflow dikarenakan pada saat inflow berada

dipuncak.

71

4.3.2 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida

Berdasarkan Perhitungan Routing Waduk

4.3.2.1 Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Adapun hasil hubungan pelimpasan air pada puncak tipe deret sinusoida 1 sebagai

berikut:

H2 = 0,25 cm Q2 = 7,96 cm3/dt S2 = Untuk asumsi = (36000 + 361802) / 0,25 = 90225,28 cm3

= Untuk interval waktu 180 detik = (2 x 90225,3 / 180) + 7,96 = 1010,46 cm3/dt

Dengan cara yang sama dapat dilihat hasil hubungan limpasan air pada puncak

tipe deret sinusoida 1 pada Tabel 4-19.

Tabel 4-19. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1

Berdasarkan Resevoir Routing

Elevation Discharge Storage

No. H Q S


1 2 3 4 5

1 0 0 0 0

2 0.25 7,96 90225,28 1010,46

3 0.5 38,64 181352,81 2053,67

4 0.75 97,39 273385,97 3135,02 5 1 102,99 366328,13 4173,31

6 1.25 296,65 460182,66 5409,79

7 1.5 560,35 554952,94 6726,49

8 1.75 763,77 650642,34 7993,13

9 2 941,35 747254,25 9244,18

10 2.25 1166,86 844792,03 10553,44

11 2.5 1354,46 943259,06 11835,12

12 2.75 1897,53 1042658,72 13482,63

13 3 2358,49 1142994,38 15058,43

72


= 180 detik. Perhitungan aliran routing yang terjadi dapat dilihat pada Tabel 4-20,

pada interval pertama S1 = Q1 = 0 ini dikarenakan reservoir belum terdapat

storage sebagai fungsi simpanan.

Adapun nilai pada storage dan outflow pada akhir interval waktu pada puncak tipe

deret sinusoida 1 sebagai berikut:

t2 = 3 menit = 180 detik

inflow2 =

= = 501,25 cm3/dt (Ij + Ij+1)2 = inflow1 + inflow2

= 0 + 501,25 = 501,25 cm3/dt (2Sj j+1 = (Ij + Ij+1)2 + (2Sj j = 501,25 + 0 = 501,25 cm3/dt Outflow2 = 0+ ((7,96 - 0) / (1010,46 - 0) x 501,25 - 0)) = -15,15188 cm3 3/dt (2Sj j = (2Sj j+1 (2 x Outflow2) = 501,25 - (2 x 0) = 501,25 cm3/dt



73

Tab

el 4

-20.

Per

hitu

ngan

Sto

rage

dan

Out

flow

Pun

cak

Tip

e D

eret

Sin

usoi

da 1

Pad

a R

outin

g W

aduk

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

kom

ulat

if

(min

) (c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3/dt

)

1 2

3 4

5 6

7 8

9

1 0

0 0

0 0.

00

0.00

0.

00

2 3

501.

25

501.

25

501.

25

501.

25

0.00

50

1.25

0.

00

3 6

1007

.52

1508

.77

1929

.66

2010

.02

40.1

8 15

08.7

7 40

.18

4 9

1518

.81

2526

.33

4012

.05

4455

.98

221.

97

3027

.58

262.

15

5 12

20

35.1

6 35

53.9

7 63

30.8

3 75

66.0

2 61

7.59

50

62.7

3 87

9.74

6 15

25

56.5

7 45

91.7

3 84

20.1

5 10

922.

55

1251

.20

7619

.30

2130

.94

7 18

30

83.0

7 56

39.6

4 99

85.1

1 14

059.

80

2037

.34

1070

2.38

41

68.2

9

8 21

36

14.6

8 66

97.7

5 11

005.

91

1668

2.86

28

38.4

8 14

317.

06

7006

.76

9 24

41

51.4

1 77

66.0

9 11

631.

50

1877

2.00

35

70.2

5 18

468.

47

1057

7.01

10

27

46

93.2

9 88

44.7

0 12

018.

74

2047

6.20

42

28.7

3 23

161.

76

1480

5.74

11

30

5240

.33

9933

.62

1226

4.78

21

952.

36

4843

.79

2840

2.09

19

649.

53

12

33

5792

.55

1103

2.88

12

416.

75

2329

7.66

54

40.4

5 34

194.

63

2508

9.98

13

36

5240

.33

1103

2.88

12

429.

59

2344

9.63

55

10.0

2 39

434.

96

3060

0.01

14

39

4693

.29

9933

.62

1231

8.50

22

363.

20

5022

.35

4412

8.25

35

622.

36

15

42

4151

.41

8844

.70

1214

3.57

21

163.

21

4509

.82

4827

9.66

40

132.

17

16

45

3614

.68

7766

.09

1190

2.28

19

909.

66

4003

.69

5189

4.34

44

135.

86

17

48

3083

.07

6697

.75

1158

6.28

18

600.

03

3506

.88

5497

7.42

47

642.

74

18

51

2556

.57

5639

.64

1118

4.51

17

225.

92

3020

.70

5753

3.99

50

663.

44

19

54

2035

.16

4591

.73

1068

2.71

15

776.

24

2546

.76

5956

9.14

53

210.

21

20

57

1518

.81

3553

.97

1006

2.18

14

236.

68

2087

.25

6108

7.95

55

297.

46

73

74

Tab

el 4

-20

(Lan

juta

n)

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

kom

ulat

if

(min

) (c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3/dt

) 1

2 3

4 5

6 7

8 9

21

60

1007

.52

2526

.33

9297

.85

1258

8.51

16

45.3

3 62

095.

47

5694

2.79

22

63

501.

25

1508

.77

8355

.14

1080

6.62

12

25.7

4 62

596.

72

5816

8.52

23

66

0.00

50

1.25

71

84.8

0 88

56.3

9 83

5.80

62

596.

72

5900

4.32

24

69

0.00

60

66.4

1 71

84.8

0 55

9.20

59

563.

52

25

72

5258

.73

6066

.41

403.

84

5996

7.36

26

75

4645

.82

5258

.73

306.

45

6027

3.81

27

78

4164

.14

4645

.82

240.

84

6051

4.65

28

81

3775

.56

4164

.14

194.

29

6070

8.94

29

84

3455

.64

3775

.56

159.

96

6086

8.90

30

87

31

87.9

3 34

55.6

4 13

3.85

61

002.

76

31

90

2960

.92

3187

.93

113.

51

6111

6.26

32

93

2766

.28

2960

.92

97.3

2 61

213.

58

33

96

2597

.83

2766

.28

84.2

2 61

297.

80

34

99

2450

.89

2597

.83

73.4

7 61

371.

27

35

102

2321

.83

2450

.89

64.5

3 61

435.

81

36

105

2207

.79

2321

.83

57.0

2 61

492.

83

37

108

2106

.50

2207

.79

50.6

5 61

543.

47

38

111

2016

.11

2106

.50

45.1

9 61

588.

67

39

114

1935

.12

2016

.11

40.4

9 61

629.

16

40

117

1862

.30

1935

.12

36.4

1 61

665.

57

41

120

1796

.60

1862

.30

32.8

5 61

698.

42

42

123

1737

.16

1796

.60

29.7

2 61

728.

14

74

75

Tab

el 4

-20

(Lan

juta

n)

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ I

j+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

ko

mul

atif

(m

in)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3/dt

) 1

2 3

4 5

6 7

8 9

43

126

1683

.23

1737

.16

26.9

6 61

755.

11

44

129

1634

.19

1683

.23

24.5

2 61

779.

63

75

76

Hubungan antara outflow dan (2Sj j ditunjukkan pada Gambar 4-21.

Gambar 4-21. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan

Routing Waduk

Perbandingan inflow dan outflow puncak tipe deret sinusoida berdasarkan routing

waduk ditunjukkan pada Gambar 4-22.

Gambar 4-22. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret

Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk

77

Dari Gambar 4-22 dapat dilihat bahwa outflow lebih pendek dari inflow, akan

tetapi waktu yang dibutuhkan untuk melimpaskan air lebih panjang dibandingkan

pada inflow. Nilai inflow maksimal terjadi pada t = 33 menit yaitu sebesar 5792,55

cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar 5240,33 cm3/dt. Nilai

outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit yaitu sebesar 5510,02 cm3/dt, dan

mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar 5022,35 cm3/dt. Perbandingan

nilai kumulatif inflow dan outflow puncak tipe deret sinusoida 1 berdasarkan

routing waduk dapat ditunjukkan Gambar 4-23.

Gambar 4-23. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak

Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk

Besarnya storage dapat dilihat pada perbandingan nilai kumulatif inflow dan

outflow puncak tipe deret sinusoida 1 (Gambar 4-23). Outflow pada puncak tipe

deret sinusoida 1 memiliki waktu yang lebih lama jika dibandingkan inflow, ini


Waktu (menit)

78

4.3.2.2 Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Adapun hasil hubungan pelimpasan air pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

sebagai berikut:

H2 = 0,25 cm Q2 = 0,07728 cm3/dt S2 = Untuk asumsi = (36000 + 361802) / 0,25 = 90225,28 cm3

= Untuk interval waktu 180 detik = (2 x 90225,3 / 180) + 0,08 = 1002,58 cm3/dt

Dengan cara yang sama dapat dilihat hasil hubungan pelimpasan air pada puncak

tipe deret sinusoida 2 pada Tabel 4-21.

Tabel 4-21. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2

Berdasarkan Resevoir Routing

Elevation Dischage Storage No. H Q S


1 2 3 4 5

1 0 0 0 0

2 0.25 0.08 90225.28 1002.58

3 0.5 14.08 181352.81 2029.11

4 0.75 37.39 273385.97 3075.01

5 1 250.50 366328.13 4320.81

6 1.25 473.26 460182.66 5586.40

7 1.5 711.74 554952.94 6877.89

8 1.75 996.02 650642.34 8225.38

9 2 1172.33 747254.25 9475.16

10 2.25 1461.99 844792.03 10848.57

11 2.5 1865.67 943259.06 12346.33

12 2.75 2257.34 1042658.72 13842.43

13 2.95 2272.73 1142994.38 14972.66

79


= 180 detik. Perhitungan aliran routing yang terjadi dapat dilihat pada Tabel 4-22,

pada interval pertama S1 = Q1 = 0 ini dikarenakan resevoir masih dalam keadaan

kosong. Adapun nilai pada storage dan outflow pada akhir interval waktu pada

bentuk puncak tipe deret sinusoida 2 sebagai berikut:

t2 = 3 menit = 180 detik

inflow2 =

= = 501,25 cm3/dt (Ij + Ij+1)2 = inflow1 + inflow2

= 0 + 501,25 = 501,25 cm3/dt (2Sj j+1 = (Ij + Ij+1)2 + (2Sj j = 501,25 + 0 = 501,25 cm3/dt Outflow2 = 0+ ((0,08 - 0) / (1002,58 - 0) x 501,25 - 0)) = -48,70 cm3 3/dt (2Sj j = (2Sj Qj+1 (2 x Outflow2) = 501,25 - (2 x 0) = 501,25 cm3/dt



80

Tab

el 4

-22.

Per

hitu

ngan

Sto

rage

dan

Out

flow

Ben

tuk

Punc

ak T

ipe

Der

et S

inus

oida

2 P

ada

Rou

ting

Wad

uk

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

ko

mul

atif

(m

in)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3/dt

) 1

2 3

4 5

6 7

8 9

1 0

0 0

0 0

0.00

0.

00

0.00

2 3

501.

25

501.

25

501.

25

501.

25

0.00

50

1.25

0.

00

3 6

1007

.52

1508

.77

1901

.20

2010

.02

54.4

1 15

08.7

7 54

.41

4 9

1518

.81

2526

.33

3817

.46

4427

.53

305.

03

3027

.58

359.

44

5 12

20

35.1

6 35

53.9

7 58

67.0

3 73

71.4

3 75

2.20

50

62.7

3 11

11.6

4

6 15

25

56.5

7 45

91.7

3 76

81.4

6 10

458.

75

1388

.64

7619

.30

2500

.29

7 18

30

83.0

7 56

39.6

4 90

57.3

1 13

321.

11

2131

.90

1070

2.38

46

32.1

9

8 21

36

14.6

8 66

97.7

5 99

95.3

3 15

755.

06

2879

.87

1431

7.06

75

12.0

5

9 24

41

51.4

1 77

66.0

9 10

608.

29

1776

1.42

35

76.5

7 18

468.

47

1108

8.62

10

27

46

93.2

9 88

44.7

0 11

012.

54

1945

2.99

42

20.2

2 23

161.

76

1530

8.84

11

30

5240

.33

9933

.62

1128

3.83

20

946.

16

4831

.16

2840

2.09

20

140.

01

12

33

5792

.55

1103

2.88

11

462.

23

2231

6.71

54

27.2

4 34

194.

63

2556

7.24

13

36

5240

.33

1103

2.88

11

480.

48

2249

5.11

55

07.3

1 39

434.

96

3107

4.56

14

39

4693

.29

9933

.62

1135

2.34

21

414.

10

5030

.88

4412

8.25

36

105.

44

15

42

4151

.41

8844

.70

1115

7.75

20

197.

04

4519

.64

4827

9.66

40

625.

08

16

45

3614

.68

7766

.09

1089

7.15

18

923.

85

4013

.35

5189

4.34

44

638.

43

17

48

3083

.07

6697

.75

1056

2.93

17

594.

90

3515

.99

5497

7.42

48

154.

42

18

51

2556

.57

5639

.64

1014

4.60

16

202.

57

3028

.99

5753

3.99

51

183.

40

19

54

2035

.16

4591

.73

9628

.66

1473

6.32

25

53.8

3 59

569.

14

5373

7.24

20

57

15

18.8

1 35

53.9

7 89

97.5

3 13

182.

62

2092

.55

6108

7.95

55

829.

78

80

81

Tab

el 4

-22

(Lan

juta

n)

No.

W

aktu

In

flow

Ij

+ Ij

+1

Out

flow

In

flow

kom

ulat

if

Out

flow

ko

mul

atif

(m

in)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3 /dt)

(c

m3 /d

t)

(cm

3/dt

) 1

2 3

4 5

6 7

8 9

21

60

1007

.52

2526

.33

8227

.87

1152

3.86

16

48.0

0 62

095.

47

5747

7.78

22

63

501.

25

1508

.77

7287

.80

9736

.63

1224

.42

6259

6.72

58

702.

20

23

66

0.00

50

1.25

61

32.5

2 77

89.0

5 82

8.26

62

596.

72

5953

0.46

24

69

0.

00

5042

.49

6132

.52

545.

01

60

075.

47

25

72

4271

.37

5042

.49

385.

56

60

461.

04

26

75

3700

.03

4271

.37

285.

67

60

746.

70

27

78

3262

.93

3700

.03

218.

55

60

965.

26

28

81

2920

.58

3262

.93

171.

17

61

136.

43

29

84

2647

.65

2920

.58

136.

46

61

272.

90

30

87

2427

.04

2647

.65

110.

30

61

383.

20

31

90

2246

.76

2427

.04

90.1

4

6147

3.34

32

93

2098

.15

2246

.76

74.3

1

6154

7.65

33

96

19

74.7

5 20

98.1

5 61

.70

61

609.

35

34

99

1871

.68

1974

.75

51.5

3

6166

0.88

35

102

1785

.19

1871

.68

43.2

5

6170

4.13

36

105

1712

.30

1785

.19

36.4

5

6174

0.57

37

108

1650

.66

1712

.30

30.8

2

6177

1.39

38

11

1

15

98.4

0 16

50.6

6 26

.13

61

797.

52

39

114

1553

.98

1598

.40

22.2

1

6181

9.73

81

82

Hubungan antara outflow dan (2Sj j ditunjukkan pada Gambar 4-24.

Gambar 4-24.Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan

Routing Waduk

Perbandingan inflow dan outflow bentuk puncak tipe deret sinusoida 2

berdasarkan routing waduk ditunjukkan pada Gambar 4-25.

Gambar 4-25. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret

Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk

83

Dari Gambar 4-25 dapat dilihat bahwa puncak ouflow lebih pendek dari inflow,

akan tetapi waktu yang dibutuhkan untuk melimpaskan air lebih panjang

dibandingkan pada inflow. Nilai inflow maksimal terjadi pada t = 33 menit yaitu

sebesar 5792,55 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar

5240,33 cm3/dt. Nilai outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit yaitu sebesar

5507,31 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar 5030,88

cm3/dt. Perbandingan nilai komulatif inflow dan outflow puncak tipe deret

sinusoida 2 berdasarkan routing waduk ditunjukkan pada Gambar 4-26.

Gambar 4-26. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak

Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk

Besarnya storage dapat dilihat pada perbandingan nilai komulatif inflow dan

outflow puncak tipe deret sinusoida 2 (Gambar 4-26). Outflow pada puncak tipe

deret sinusoida 2 (memiliki waktu yang lebih lama jika dibandingkan inflow), ini


84

4.3.2.3 Analisis Reservoir Routing

Waduk berguna untuk menampung aliran air yang masuk. Jumlah tampungan air

waduk tergantung dari inflow yang tergantung pada intensitas air hujan yang ada.

Intensitas hujan juga dapat menaikan aras muka air di waduk. Untuk mengurangi

peningkatan aras muka air waduk, spillway harus mampu melimpahkan air yang

berada di atas pucak spillway. Untuk mengetahui kinerja sebuah waduk dilakukan

analisis reservoir routing.

Dari perhitungan reservoir routing pada tiap tipe, dapat dilihat bahwa puncak

ouflow lebih pendek dari inflow, akan tetapi waktu yang dibutuhkan untuk

melimpahkan air lebih lama dibandingkan pada inflow. Nilai inflow maksimal

pada tiap tipe terjadi pada t = 33 menit yaitu sebesar 5792,55 cm3/dt, dan mulai

menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar 5240,33 cm3/dt. Sedangkan untuk nilai

outflow memiliki nilai yang berbeda.

Berdasarkan Tabel 4-18 didapat nilai outflow maksimal untuk mercu Ogee terjadi

pada t = 42 menit yaitu sebesar 4416,25 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 45

menit yaitu sebesar 4291,20 cm3/dt. Pada mercu Ogee memerlukan waktu 144

menit untuk melimpahkan debit sebesar 61594,24 cm3/dt.

Berdasarkan Tabel 4-20 didapat nilai outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit

yaitu sebesar 5510,02 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar

5022,35 cm3/dt. Pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 memerlukan waktu

129 menit untuk melimpahkan debit sebesar 61779,63 cm3/dt.

Berdasarkan Tabel 4-22 didapat nilai outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit

yaitu sebesar 5507,31 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar

5030,88 cm3/dt. Pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 2 memerlukan waktu

114 menit untuk melimpahkan debit sebesar 61819,73 cm3/dt.

85

Dari hasil perhitungan reservoir routing dapat ditunjukkan bahwa dengan adanya

perubahan bentuk puncak berpengaruh pada besarnya air yang melimpas di atas

puncak dan lamanya waktu yang diperlukan utuk melimpahkan air tersebut. Dari

perbandingan nilai outflow ketiga tipe puncak, didapat bahwa puncak tipe deret

sinusoida 2 dapat melimpahkan debit yang lebih besar dengan waktu yang lebih

cepat dibanding tipe lainnya.

86

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Besarnya debit dan nilai koefisien debit yang dihasilkan mercu Ogee

berbanding lurus dengan ketebalan air di hulu crest. Semakin besar ketebalan

air di hulu crest, semakin besar pula debit dan koefisien debit yang dihasilkan

mercu Ogee. Variasi debit yang diperoleh pada ketebalan air 1,0 cm, 1,25 cm,

1,50 cm, sampai dengan ketebalan air maksimum 3,2 cm pada Mercu Ogee

berturut-turut adalah 95,24 cm3/dt, 203,17 cm3/dt, 379,90 cm3/dt, 562,75

cm3/dt, 813,21 cm3/dt, 871,08 cm3/dt, 1300,39 cm3/dt, 1498,58 cm3/dt,

1652,89 cm3/dt, dan 25881,98 cm3/dt.

2. Besarnya debit dan nilai koefisien debit yang dihasilkan puncak tipe deret

sinusoida 2 lebih besar dibanding dengan hasi yang diperoleh puncak tipe

deret sinusoida 1 dan mercu Ogee. Perbandingan besaran debit dan nilai

koefisien debit diambil pada ketebalan air yang sama yaitu 1 cm sampai 2,75

cm. Dari hasil analisis menunjukkan adanya peningkatan debit. Pada saat

ketebalan air 1,5 cm pada mercu Ogee diperoleh debit sebesar 379,90 cm3/dt,

sedangkan pada puncak tipe deret sinusoida 1 mengahasilkan debit sebesar

560,35 cm3/dt, hal ini menunjukkan adanya peningkatan debit sebesar

47,50%. Pada saat ketebalan air 1 cm pada mercu Ogee diperoleh debit

sebesar 95,24 cm3/dt, sedangkan pada puncak tipe deret sinusoida 2

mengahasilkan debit sebesar 250,20 cm3/dt sedangkan pada tipe deret

sinusoida 2 sebesar 163,03%. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan debit

pada penggunaan spillway tipe deret sinusoida.

3. Besarnya debit yang melimpas pada mercu Ogee sebesar 61594,24 cm3/dt

dengan lama waktu 144 menit. Pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 1,

debit yang melimpas sebesar 61779,63 cm3/dt dengan lama waktu 129 menit.

Sedangkan pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 2, besarnya debit yang

melimpas sebesar 61819,73cm3/dt dengan lama waktu 114 menit. Dari hasil

86

87

analisis didapat bahwa puncak tipe deret sinusoida 2 dapat melimpahkan

debit yang lebih besar dengan waktu yang lebih sedikit dibanding tipe lainnya

Hal ini menunjukkan adanya pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap

besarnya air yang melimpas di atas puncak dan lamanya waktu yang

diperlukan utuk melimpahkan air tersebut. Akibat dari perubahan bentuk

puncak, debit yang melimpas lebih besar tetapi waktu yang diperlukan cepat.

Hal ini dapat mengurangi fungsi waduk sebagai pengendali banjir. Namun, di

sisi lain dapat menghindari kerusakan pada konstruksi bangunan.

5.2 Saran

Saran untuk studi selanjutnya antara lain:

1. Menambah kapasitas pompa pada flume, yang berfungsi untuk mendapatkan

variasi ketebalan air yang lebih banyak, sehingga data yang diperoleh lebih

banyak dan dapat mengadakan kalibrasi alat menggunakan currentmeter,

sehingga dapat mengetahui kebenaran data yang diambil dari hydraulic

bench.

2. Memperpanjang saluran di bagian hulu agar mendapat aliran air yang tenang

sehingga menghindari adanya aliran turbulen yang terjadi di sekitar mercu.

3. Memperpanjang saluran di bagian hilir untuk mengurangi kecepatan aliran

yang terjadi.

4. Perlu diadakan model test untuk mengetahui pengaruh kecepatan pada daerah

hilir sehingga dapat mengantisipasi gerusan yang terjadi.

PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY - digilib.uns.ac.id... · diukur debitnya dengan menggunakan...

Documents

Transcript of PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY - digilib.uns.ac.id... · diukur debitnya dengan menggunakan...