PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN TUBUH HILIR BENDUNG DAN

PENEMPATAN BAFFLE BLOCKS PADA KOLAM OLAK TIPE

SOLID ROLLER BUCKET TERHADAP LONCATAN

HIDROLIS DAN PEREDAMAN ENERGI

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh

diajukan oleh :

PEMBRA JUNED ADIPURA

NIM : D100090021

NIRM : 09.6.106.03010.50021

kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2013

ii

iii

iv

MOTTO

Allah, tidak ada Tuhan selain Dia. Yang Mahahidup, yang terus-menerus

mengurus (makhluk-Nya). 3:2

Wahai orang-orang yang beriman! Rukuklah, sujudlah dan sembahlah Tuhanmu,

dan berbuatlah kebaikan, agar kamu beruntung. 22:77

Dari Ibnu „Abbas RA, beliau berkata:

Rasulullah SAW bersabda : “Dua nikmat yang kebanyakan manusia lalai untuk

memanfaatkannya dengan sebaik mungkin adalah kesehatan dan waktu luang.”

(H.R. Bukhari)

v

PERSEMBAHAN

untuk Bapak dan Ibu terimakasih untuk semuannya.

“my first, my last, my everything and the answer to all my dreams. you’re my sun,

my moon, my guiding star, my kind of wonderful, that’s what you are.”

untuk Mbah Kakung dan Mbok’e terimakasih

atas perhatian, kesabaran dan kasih sayangnya.

“yang selalu membukakan pintu meskipun

terkadang aku pulang larut malam.”

almamater

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

vi

PRAKATA

هتاگربوهللاةمحرومکيلعمالسلا

Alhamdulilah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

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

Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi

persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Program Studi Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penulis

mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak memberikan

dukungan sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Kemudian dengan selesainya Tugas Aklhir ini penulis juga mengucapkan

terima kasih kepada :

1). Bapak Ir. Agus Riyanto, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2). Bapak Ir. Suhendro Trinugroho, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta.

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

sebagai Ketua Tim Penguji.

4). Bapak Gurawan Djati Wibowo, S.T., M.T., selaku Pembimbing Pendamping

sekaligus sebagai Sekertaris Tim Penguji.

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

6). Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

7). Bapak, Ibu dan semua keluarga dirumah, terimakasih untuk doa dan kasih

sayangnya.

8). Mbah Kakung lan si Mbok’e, terimakasih untuk semua perhatian, kasih

sayang dan kesabarannya.

9). Teman-teman tim tiga yang selalu memberi waktu, tenaga dan perhatiannya.

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

vii

Semoga segala bantuan yang diberikan, senantiasa mendapatkan ridho dari

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

semua. Amin

هتاکربوهللاةمحرومكياعمالسلاو

Surakarta, Oktober 2013

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

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

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

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

MOTTO ................................................................................................................... vi

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

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

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

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

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

DAFTAR NOTASI .................................................................................................. xii

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

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

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

BAB I. PENDAHULUAN

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

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

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

D. Batasan Masalah.............................................................................. 3

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

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

BAB III. DASAR TEORI

A. Tipe Aliran Pada Bendung .............................................................. 6

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

C. Bilangan Reynolds ........................................................................... 8

D. Bilangan Froude.............................................................................. 8

E. Mercu Pelimpah .............................................................................. 10

F. Peredam Energi Tipe Roller Bucket ................................................ 13

G. Loncatan Air.................................................................................... 16

H. Energi Spesifik ................................................................................ 16

ix

BAB IV. METODE PENELITIAN

A. Bentuk Penelitian ............................................................................ 18

B. Lokasi Penelitian ............................................................................. 18

C. Bahan dan Peralatan ........................................................................ 18

D. Pengamatan ..................................................................................... 23

E. Perencanaan Model ......................................................................... 24

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

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

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

BAB V. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengujian ............................................................................... 31

B. Analisis Data dan Pembahasan ....................................................... 31

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ..................................................................................... 40

B. Saran ................................................................................................ 41

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

x

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1 Running Penelitian ...................................................................... 27

Tabel V.1 Kecepatan Aliran ........................................................................ 32

Tabel V.2 Besaran Bilangan Reynolds di Hilir Pusaran .............................. 34

Tabel V.3 Kehilangan Energi Pada Aliran Melalui Tubuh Bendung dan Kolam

olak .............................................................................................. 36

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1 Pola Penjalaran Gelombang di Saluran Terbuka ........................ 10

Gambar III.2 Bentuk Mercu Tipe Ogee dan Tipe Bulat ................................... 11

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

Gambar III.4 Grafik Perencanaan Mercu Ogee.. .............................................. 12

Gambar III.5 Kolam Olak Tipe Roller Bucket.. ................................................ 13

Gambar III.6 Pusaran Air pada Kolam Olak Tipe Solid Roller Bucket ............ 14

Gambar III.7 Energi dalam Aliran Saluran Terbuka Berubah Beraturan ......... 16

Gambar IV.1 Air yang digunakan dalam penelitian ......................................... 18

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Gambar IV.12 Baffle blocks bentuk balok .......................................................... 27

Gambar IV.13 Bagan Alur Penelitian ................................................................. 30

Gambar V.1 Karakteristik Aliran ..................................................................... 39

Gambar V.2 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Kecepatan di Hilir

Pusaran (cm/dt) ........................................................................... 32

Gambar V.3 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Bilangan Reynold ..... 34

Gambar V.4 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Prosentase Kehilangan

Energi (%) ................................................................................... 36

Gambar V.2 Hubungan Variasi Debit (cm3/dt) dengan Panjang Pusaran Air

(cm) ............................................................................................. 38

xii

DAFTAR NOTASI

Notasi III.1 Debit Aliran (m3/dt) .................................................................... 7

Notasi III.2 Debit Aliran (liter/detik) ............................................................. 7

Notasi III.3 Bilangan Reynolds ....................................................................... 8

Notasi III.4 Bilangan Froude.......................................................................... 9

Notasi III.5 Energi Spesifik ............................................................................ 16

Notasi III.6 Energi Spesifik (α = 1) ................................................................ 16

xiii

DAFTAR ISTILAH

A : luas penampang aliran (m2)

b : lebar saluran (m)

Cd : koefisien debit

Ce : koefisien tampang saluran

E : energi (m)

E1 : energi di hulu mercu (m)

E2 : energi setelah pusaran (m)

Fr : angka f roude

g : percepatan gravitasi (m2/dt)

h1 : kedalaman air di hulu mercu (m)

h2 : kedalaman muka air hilir setelah pusaran (m)

hd : kedalaman air di atas mercu (m)

hf : kehilangan energi (m)

Lj : panjang pusaran air (m)

p : tinggi bendung (m)

Q : debit aliran (m3/dt)

R : jari-jari hidraulik (m)

Re : bilangan reynolds.

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

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

V1 : kecepatan di hulu mercu (m/dt)

V2 : kecepatan setelah pusaran (m/dt)

z : selisih elevasi hd dengan h2

υ : kekentalan kinematik (m2/dt)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I Penentuan Debit Rencana

Lampiran II Pengamatan Hasil Pengujian

Lampiran III Kecepatan Aliran dan Bilangan Reynolds

Lampiran IV Kehilangan Energi

Lampiran V Loncatan Hidrolis

Lampiran VI Gambar Model

Lampiran VII Tabel Kekentalan Vikositas

Lampiran VIII Lembar Konsultasi

xv

ABSTRAK

Salah satu konstruksi bangunan air yang digunakan untuk mengoptimalkan

penggunaan sumber daya air adalah bendung. Peninggian muka air karena

pembendungan akan mengakibatkan adanya aliran yang deras di bagian hilir. Jika

dalam suatu aliran terjadi perubahan jenis aliran dari superkritis ke subkritis, maka

akan terjadi loncatan hidrolis atau yang sering disebut hydraulic jump. Guna

mereduksi energi yang terdapat di dalam aliran tersebut, maka diperlukan

bangunan peredam energi yaitu kolam olakan (stilling basin). Tujuan dari

penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kemiringan tubuh hilir bendung dan

penempatan baffle blocks terhadap loncatan hidrolis dan peredaman energi.

Penelitian dilakukan di Laboratorium Hidraulika Program Studi Teknik Sipil

Fakultas Teknik UMS. Penelitian ini menggunakan open flume berukuran

30x60x1000 cm dengan kemiringan dasar saluran 0,0058. Menggunakan

pelimpah ogee dengan kemiringan hilir 1:4, 2:4, 3:4, 4:4 dan menggunakan kolam

olak tipe solid roller bucket dengan ukuran baffle blocks 5/12 R. Penelitian

dilakukan pada enam belas perlakuan (kemiringan hilir bendung dan penempatan

baffle blocks) dengan empat variasi debit air dan pada setiap debitnya kemudian

dilakukan pengujian turbulensi aliran, panjang pusaran air dan kehilangan energi.

Hasil penelitian menunjukkan beberapa kesimpulan, pertama semakin

bertambahnya debit aliran, maka semakin besar turbulensi dan panjang loncatan

hidrolis di hilir pusaran serta semakin kecil nilai prosentase kehilangan energinya.

Kedua, susunan baffle blocks yang paling efektif dalam meredam turbulensi dan

loncatan hidrolis di hilir pusaran adalah yang dipasang pada tengah-tengah radius

lengkung. Ketiga, efisiensi kehilangan energi bertambah seiring berkurangnya

variasi debit, perlakuan tanpa baffle blocks adalah yang paling efektif. Keempat,

dengan debit aliran yang sama dari variasi kemiringan tubuh hilir bendung tidak

terjadi perbedaan yang signifikan terhadap turbulensi aliran dan kehilangan energi

kecuali pada panjang loncatan hidrolis, yaitu kemiringan 4:4 yang paling efektif.

Kata kunci : pelimpah ogee, solid roller bucket, baffle blocks, loncatan hidrolis