Ambang Lebar [PDF]

Citation preview

AMBANG LEBAR Untuk menghitung debit saluran air dapat digunakan ambang lebar, sedangkan aplikasinya dilapangan ambang lebar banyak digunakan pada saluran irigasi yang fungsinya menentukan debit dari air yang mengalir pada saluran tersebut. Adapun alat yang digunakan adalah Model ambang lebar/ broad crester weir. Model ini merupakan tiruan ambang lebar di saluran irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segi empat dengan punggung dibuat streamline. Konstruksi ini pada umumnya banyak digunakan di lapangan untuk mengukur debit di saluran terbuka, karena akan memberikan akurasi dan keandalan pengukuran, disamping juga kemudahan dalam pembuatan konstruksi dan perawatannya. Peluap disebut ambang lebar apabila B>0.4 hu, dengan B adalah lebar peluap, dan hu adalah tinggi peluap.



Keterangan: Q = debit aliran (m3/dt) v2 H = tinggi tekanan total hulu ambang = Yo+ 2. g P = tinggi ambang (m) Yo = kedalaman hulu ambang (m) Yc = tinggi muka air di atas hulu ambang (m) Yt = tinggi muka air setelah hulu ambang (m) hu = tinggi muka air di atas hilir ambang = Yo – P (m) Ambang lebar merupakan salah satu konstruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut: …………… (2.1) Keterangan: Q = Cd x bx = debit aliran (m3/dt) (h3/2) Q h = tinggi total hulu ambang (m) Cd = koefisien debit b = lebar ambang (m)



debit aliran juga dapat dihitung dengan: 3



Q=Cd x Cv x b x hu 2 ………………. (2.2) Keterangan: Q = debit aliran (m3/dt) hu = tinggi muka air hulu ambang (m) Cd = koefisien debit Cv = koefisien kecepatan b = lebar ambang (m) Dengan adanya ambang, akan terjadi efek pembendungan di sebelah hulu ambang. Efek ini dapat dilihat dari naiknya permukaan air bila dibandingkan dengan sebelum dipasang ambang. Dengan demikian, pada penerapan di lapangan harus diantisipasi kemungkinan banjir di hulu ambang. Secara teori naiknya permukaan air ini merupakan gejala alam dari aliran dimana untuk memperoleh aliran air yang stabil, maka air akan mengalir dengan kondisi aliran subkritik, karena aliran jenis ini tidak akan menimbulkan gerusan (erosi) pada permukaan saluran. Pada saat melewati ambang biasanya aliran akan berperilaku sebagai aliran kritik, selanjutnya aliran akan mencari posisi stabil. Pada kondisi tertentu misalkan dengan adanya terjunan atau kemiringan saluran yang cukup besar , setelah melewati ambang aliran dapat pula berlaku sebagai aliran super kritik. Pada penerapan di lapangan apabila kondisi super kritik ini terjadi maka akan sangat membahayakan, dimana dasar tebing saluran akan tergerus. Strategi penanganan tersebut diantaranya dengan membuat peredam energy aliran, misalnya dengan memasang lantai beton atau batubatu cukup besar di hilir ambang. Karakteristik Alat Ukur Ambang Lebar 



Asal saja kehilangan energi pada alat ukur cukup untuk menciptakan aliran kritis, tabel debit dapat dihitung dengan kesalahan kurang dari 20%.







Kehilangan tinggi energi untuk memperoleh aliran moduler (yaitu hubungan khusus antara tinggi energi hulu dengan mercu sebagai debit)



lebih rendah jika dibandingkan dengan kehilangan tinggi energi untuk semua jenis bangunan yang lain. 



Sudah ada teori hydrolika untuk menghitung kehilangan tinggi energi yang diperlukan ini, untuk kombinasi alat ukur dan saluran apa saja.







Karena peralihan penyempitannya yang bertahap, alat ukur ini mempunyai masalah sedikit saja dengan benda-benda terhanyut.







Pembacaan debit dilapangan mudah, khususnya jika papan duga diberi satuan debit (misalnya; m3/dt).







Pengamatan lapangan dari laboratorium menunjukkan bahwa alat ukur ini mengangkut sedimen, bahkan disalurkan dengan aliran subkritis.







Asalkan mercu datar searah dengan aliran, maka tebal debit pada dimensi purna laksana demikian juga memungkinkan bagi alat ukur untuk diperbaiki kembali, bila perlu.







Bangunan kuat, tidak rusak.







Dibawah kondisi hydrolik dan batas yang serupa, inilah yang paling ekonomis dari semua jenis bangunan lain untuk pengukuran debit secara tepat.



Kelebihan yang dimiliki alat ukur ambang lebar, yaitu : 



Bentuk hydrolis luwes dan sederhana







Konstruksinya kuat, sederhana dan murah







Benda-banda hanyut bisa dilewatkan dengan mudah







Eksploitasi mudah.



Kelemahan-kelemahan yang dimiliki alat ukur ambang lebar:  Bangunan ini hanya dapat dipakai sebagai bangunan pengukur  Agar pengukuran teliti bangunan tidak boleh tenggelam. Penggunaan Alat Ukur Ambang Lebar Alat ukur ambang lebar dan flum leher panjang adalah bangunan-bangunan pengukur debit yang dipakai pada saluran dimana kehilangan tinggi energi merupakan hal pokok yang menjadi bahan pertimbangan. Bangunan ini biasanya



ditempatkan diawal saluran primer, pada titik cabang saluran besar dan tempat tidur pintu sorong pada titik masuk tersier.



DAFTAR PUSTAKA Putriana Chomsati Darsono Suhardjo (2013). Ambang Lebar [Online]. Tersedia : http://putriana-civilengineering.blogspot.com/2013/03/ambang-lebar.html Fadly fauzi. (2013). Ambang Lebar [Online]. Tersedia : https://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCUQFjA BahUKEwiChMrI_-7GAhVG5qYKHRl0DrY&url=https%3A%2F %2Ffadlyfauzie.files.wordpress.com%2F2010%2F11%2F7-bab-ii-ambanglebarfix.docx&ei=EavVcK3FcbMmwWZ6LmwCw&usg=AFQjCNHYVGraPdifilHnPHhz5omCIVKi0 g&sig2=xMHJh6Iu50a6VU5fe8l2yg



AMBANG TAJAM Suatu ambang di sebut dengan ambang tajam (sharpcrested weir) apabila aliran yang terjadi tidak menempel pada ambang, dan merupakan bangunan aliran atas. Ketelitian debit yang terukur tergantung dari kondisi aliran di bagian hulu dan hilir ambang serta kondisi bangunannya sendiri. Di pasang sedemikian rupa agar alirannya tidak tenggelam. Di pasang pada penampang saluran irigasi atau sungai kecil yang bentuknya uniform, bagian alur yang lurus paling sedikit 5 kali lebar ambang, dasar alur mendekati horizontal agar kecepatan datang kecil. Ketinggian muka air yang di ukur paling sedikit pada jarak 4 sampai 5 kali tinggi muka air maksimum dari sebelah hulu ambang. Bangunan di pasang secara simetris dan harus mampu berdiri untuk mengalirkan debit maksimum tanpa mengalami kerusakan. Pengendapan material di bagian hulu ambang yang terjadi secara kontinu dan kerusakan mercu ambang yang di sebabkan oleh abrasi material yang hanyut akan mempengaruhi ketelitian debit yang terukur. Kondisi yang perlu di perhatikan untuk ambang tajam antara lain : hi/L > 15 Batas modulen (H2/H1) berada kurang dari 0,1. Ambang tajam yang di lengkapi dengan bagian pengendali berbentuk segi tiga, kesamaan debitnya adalah : Q = 8/15 (2g)½ Cd tan α/2 hi5/2 Dimana : α = sudut diantara 2 sisi mercu Ambang tajam yang dilengkapi dengan bagian pengendali berbentuk segi empat, persamaan debitnya adalah : Q = 2/3 Cd (2g) ½ b hi3/2 Disarankan : Ca = 0,6035 + 0,0813 hi/p Ambang tajam yang di lengkapi dengan bagian pengendali berbentuk trapesium, persamaan debitnya adalah : Q = 2/3 Cd Cv (2g)1/2 b hi3/2



Untuk menentukan harga koefisien Cd dan Cv diperlukan kalibrasi dilapangan, antara lain dengan pengukuran debit menggunakan alat ukur arus. Gambar aliran di atas ambang tajam.



h H



Total head line



P Q



Gambar 4.1 Aliran pada Ambang Tajam



DAFTAR PUSTAKA Fadly fauzi. (2013). Ambang Lebar [Online]. Tersedia : https://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCUQFjA BahUKEwiChMrI_-7GAhVG5qYKHRl0DrY&url=https%3A%2F %2Ffadlyfauzie.files.wordpress.com%2F2010%2F11%2F7-bab-ii-ambanglebarfix.docx&ei=EavVcK3FcbMmwWZ6LmwCw&usg=AFQjCNHYVGraPdifilHnPHhz5omCIVKi0 g&sig2=xMHJh6Iu50a6VU5fe8l2yg



PINTU SORONG Rumus debit yang dapat digunakan untuk pintu sorong adalah : Q=Kµab



√2 g h 1



Dimana : Q = debit (m3/dtk) K = factor aliran tenggelam µ = koefisien debit a = bukaan pintu (m) b = lebar pintu (m) g = percepatan grafitasi (9,18 m/dtk) h1= kedalaman air di depan pintu di atas ambang (m) lebar standar untuk pintu sorong adalah : 0,50 ; 0,75 ; 1,00 ; 1,25 dan 1,50 m. kedua ukuran yang terakhir memerlukan dua stand pengangkat



Kelebihan kelebihan yang dimiliki pintu sorong  Tinggi muka air hulu dapat dikontrol dengan tepat  Pintu kuat dan sederhana  Sedimen yang diangkut oleh saluran hulu dapat melewati pintu bilas Kelemahan – kelemahan yang dimiliki pintu sorong  Bangunan tidak kedap air  Biaya pembuatan bangunan mahal  Paksi (pivon) pintu memberi tekanan horizontal besar jauh di atas pondasi



DAFTAR PUSTALA Kriteria Perencanaan – Bangunan, KP 04, Tentang bangunan tinggi muka air, hal 55 – 56 Jidin M Sirajuddin (2015). Teori Irigasi [online], Tesedia : https://jidinmsirajuddin.wordpress.com/pelajaran-kuliah-ku/rekayasa-irigasi/teoriirigasi/



CURRENT METER Debit adalah jumlah aliran air (volume) yang mengalir melalui suatu penampang dalam waktu tertentu, umumnya dinyatakan dalam satuan volume/waktu yaitu (m3/detik). Pengukuran debit pada waktu-waktu tertentu dapat digunakan sebagai bahan analisis. Makin banyak pengukuran dilakukan, makin teliti datanya, akan tetapi dalam menentukan jumlah pengukuran tergantung dari tujuan, kepekaan sungai, dan ketelitian yang akan dicapai. Data debit atau aliran sungai merupakan informasi yang paling penting bagi pengelola sumberdaya air. Debit puncak (banjir) diperlukan untuk merancang bangunan pengendali banjir. Sementara data debit aliran kecil diperlukan untuk perencanaan alokasi (pemanfaatan) air untuk berbagai macam keperluan, terutama pada musim kemarau pamjang. Debit aliran rata-rata tahunan dapat memberikan gambaran potensi sumberdaya air yang dapat dimanfaatkan dari suatu daerah aliran sungai. Penentuan tempat untuk pengukuran debit dapat dipertimbangkan berdasarkan: 1. Kondisi tempat Yang dipertimbangkan adalah: 



Ketelitian pengukuran







Kestabilan penampang sungai Kondisi tempat







Dapat dipakai untuk mengukur aliran rendah sampai tinggi







Pada bagian yang relatif lurus







Penampang sungai reguler







Penampang sungai stabil







Tidak ada pengaruh alir balik, jauh dari cabang sungai atau muara







Tidak ada tumbuhan air







Perubahan tinggi muka air nyata



2. Jaringan stasiun pengukuran



Untuk pemasangan stasiun aliran perlu memperhatikan kondisi tempat dan jaringan stasiun: 1. Mempertimbangkan tujuan penelitian 2. Mempertimbangkan kerekayasaan 3. Memperhatikan tipe stasiun (stasiun utama, sekunder, khusus) 4. Kepadatan stasiun aliran 5. Pengukuran dengan current meter Current meter adalah alat untuk mengukur kecepatan aliran. Distribusi kecepatan aliran di sungai tidak sama baik arah vertikal maupun horizontal sehingga pengukuran kecepatan dengan alat ini tidak cukup pada satu titk saja. Prinsipnya adalah makin cepat aliran, maka makin cepat putaran baling-baling pada alat. Kecepatan dihitung atas dasar jumlah putaran baling-baling dan waktu putaran. Setiap current meter mempunyai rumus kecepatan yang sudah pasti, dengan rumus adalah:



V = a + bN ………………..(4) dengan: V



= kecepatan aliran



N



= jumlah putaran per waktu putaran dihitung dengan alat penghitung



putaran dan waktu dihitung dengan stopwatch. a & b = konstanta tergantung dari jenis current meter dan diameter baling-baling Pengambilan titik pengukuran dengan current meter berdasarkan kedalam air. Mengingat bahwa kecepatan aliran sungai tidak merata pada kedalam yang berbeda maka kedalaman vertikal yang diukur biasanya adalah pada kedalaman 0,2 dan 0,8 dari permukaan aliran untuk mencari kecepatan aliran rata-rata penampang vertikal sungai. Sedangkan cara pengukuran dapat dilakukan dengan metode (1), (2), (3), dan (5) titik a



Slope Area Method



Cara slope area dapat digunakan untuk menghitung debit secara tidak langsung, yaitu setelah banjir surut dengan menggunakan data bekas banjir pada tebing sungai atau pelekat yang dipasang pada jarak tertentu. Cara ini menggunakan rumus hidraulika, yaitu rumus Manning atau Cherry dengan: Q



= A´ V



V



= kecepatan aliran (m/dt)



N



= koefisien kekasaran Manning menurut Cowan



R



= radius hidraulik = A/P



A



= luas penampang basah (m2)



P



= panjang dasar penampang basah (m)



S



= kemiringan permukaan air



DAFTAR PUSTAKA Envirogirls. (2011). Pengukuran Debit Aliran Permukaan [Online]. Tersedia : https://envirogirls.wordpress.com/2011/05/19/pengukuran-debit-aliranpermukaan/ Muhammad Pahlevy (2015). Dasar Teori Kecepatan Aliran Sungai [Online]. Tersedia : https://www.academia.edu/6666134/BAB_II_Dasar_Teori



LONCATAN HIDROLIS DAN KEDALAMAN KRITIS Bendung merupakan konstruksi untuk menaikkan permukaan air di sungai dan berfungsi juga sebagai sarana pengukur debit aliran. Di samping itu bendung juga merupakan bentuk bangunan pelimpah yang paling sederhana. Sifat-sifat aliran yang melalui bendung pada awalnya dikenal sebagai dasar perencanaan pelimpah dengan mercu bulat, yakni profil pelimpah yang ditentukan sesuai dengan bentuk-bentuk permukaan tirai luapan bawah atas bendung mercu tajam. Debit yang mengalir di atas bendung dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Q = 2045,1 x H 2,5994 atau



Q=



2 Cd .B 2.g (Yo  P) 3 3



Dengan (Yo - P) adalah jarak vertikal antara muka air hulu bendung Yo



dengan puncak bendung dan B adalah lebar bendung. Total head line



Q



Loncatan Hidrolik



P



Y1



Loncatan Hidrolik pada Bendung Aliran air yang melewati bendung akan mengalami loncatan hidrolik akibat terjadinya pelepasan energi karena berubahnya kondisi aliran dari super kritik menjadi aliran sub kritik. Pada umumnya, loncatan hidrolik dipakai sebagai peredam energi pada hilir bendung, saluran irigasi atau struktur hidrolik lainnya serta untuk mencegah pengikisan struktur dibagian hilir.



Suatu loncatan hidrolik dapat terbentuk pada saluran apabila memenuhi persamaan sebagai berikut : Yo / Y1 = ½ (-1+



1  8F 2



)



Keterangan: Yo



= Tinggi muka air di hulu loncatan hidrolik ( m )



Y1



= Tinggi muka air di hilir loncatan hidrolik ( m ) vi gxYi



F



= Bilangan Froud = Adapun panjang loncatan air dapat dihitung dengan rumus empiris



sebagai berikut L = 5 s.d. 7 (Yo-Yc) Keterangan: L



= panjang loncatan hidrolik (m)



KEDALAMAN KRITIS beberapa kriteria aliran kritis sebagai berikut : (1) Angka Froude (F R) = 1 (2.37) (2) Pada saluran dengan kemiringan kecil ( θ kecil) dan koefisien pembagian kecepatan ( α) = 1 kecepatan aliran sama dengan kecepatan rambat gelombang dalam persamaan dinyatakan sebagai berikut : dimana : V = kecepatan rata–rata aliran (m/det) D = kedalaman hidrolik (m) g = gaya gravitasi (m/det 2 ) c = kecepatan rambat gelombang (celerity) dalam (m/det)



DAFTAR PUSTAKA Sukma Astuti. (2005). Aliran Seragem Pada Saluran Terbuka [Online]. Tersedia : https://www.academia.edu/7763514/Aliran_Seragam_Pada_Saluran_Terbuka_ Fadly fauzi. (2013). BAB IV Loncatan hidrolis [Online]. Tersedia : https://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCUQFjA BahUKEwiChMrI_-7GAhVG5qYKHRl0DrY&url=https%3A%2F %2Ffadlyfauzie.files.wordpress.com%2F2010%2F11%2F7-bab-vi-loncatanhidrolisfix.docx&ei=EavVcK3FcbMmwWZ6LmwCw&usg=AFQjCNHYVGraPdifilHnPHhz5omCIVKi0 g&sig2=xMHJh6Iu50a6VU5fe8l2yg