![Danti Saputri F44160057 Backwater [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/danti-saputri-f44160057-backwater.jpg)
5 0 914 KB
LABORATORIUM KOMPUTER
Waktu : 13.00-16.00 Tanggal : 19 Desember 2017 Hari : Selasa
GVFPROFIL : EVALUATION OF BACKWATER CURVE
Nama NIM Kelompok
: Danti Saputri : F44160057 :1
Nama Asisten : 1. Michelle Natali 2. Steven
(F44150050) (F44150052)
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2017
PENDAHULUAN Sungai ataupun pada suatu saluran terbuka dapat meluap disebabkan oleh beberapa hal diantaranya curah hujan yang semakin tinggi, sampah yang banyak pada saluran, pendangkalan pada saluran dan lain-lain. Namun, salah satu faktor penting yang dapat menyebabkan saluran tersebut adalah terjadinya backwater. Backwater merupakan air yang masuk ke saluran akibat saluran utama mengalami elevasi maksimum. Backwater dapat terjadi pada pertemuan antara anak sungai dan sungai utamanya. Backwater dapat menyebabkan elevasi muka air banjir akan meningkat dan pada akhirnya dapat menimbulkan pendangkalan bahkan penutupan alur pada bagin hilir (Potter dan Wiggert 1997). Dampak backwater tersebut yang harus dapat diantisipasi dengan analisis hidrolika agar tidak merugikan. Analisis dari efek backwater tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, salah satunya merupakan metode langsung. Metode ini dilakukan dengan membagi saluran dalam interval yang cukup kecil dan menganalisis apa saja parameter dalam aliran tersebut, kemudian menghitung jarak antara hulu bendung dengan kedalaman dimana kedalamannya lebih besar satu persen dari kedalaman normal (Galih 2010). TUJUAN Praktikum ini bertujuan menentukan nilai variasi kedalaman dengan jarak aliran dari hilir bendung dengan berbagai selang kedalaman melalui metode Visual Basic ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Laptop 2. Perangkat lunak Microsoft Excel Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Data kedalaman dan debit aliran 2. Data koefisien kekasaran Manning, kemiringan dan lebar dasar saluran 3. Data interval kedalaman evaluasi METODE Praktikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, 19 Desember 2017, pukul 13.00– 16.00 WIB di Laboratorium Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Peralatan yang digunakan adalah laptop atau komputer dengan program Visual Basic menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel 2007. Hasil perhitungan yang ditunjukan dengan program Visual Basic mengenai nilai kedalaman aliran, luas penampang aliran, parameter terbasahkan, jari-jari hidrolik, laju aliran, energi spesifik, bilangan Froude dan tinggi penampang dan jarak backwater. Secara sederhana langkah dalam praktikum ini digambarkan di diagram alir pada gambar 1.
Mulai
Microsoft Excel diaktifkan.
Tabel data kedalaman dan debit aliran, kekasaran Manning, kemiringan dan lebar dasar saluran serta interval kedalaman evaluasi dibuat seperti lampiran 2.
Menu Developer diaktifkan.
Fitur Command Button dibuat sebanyak tiga buah dengan nama Z=-0.05, Z=-0.02 dan Z=-0.01
Coding dimasukan dalam masing-masing Command Button seperti (lampiran 1).
Menu Run diklik.
Tombol enter ditekan.
Selesai
PEMBAHASAN Backwater terjadi apabila permukaan air dihilir lebih tinggi daripada kedalaman normal. Cara yang biasa digunakan dalam menghitung pengaruh backwater adalah cara analisa hidrolik steady non uniform flow, terutama untuk sungai yang mempunyai bentuk penampang yang tidak beraturan maupun kemiringan dasar sungai yang bervariasi. Kurva backwater akan timbul bila ada hambatan aliran oleh pembendungan, sedang kurva drawdown akan timbul jika ada terjunan. Jenis aliran yang dihasikan oleh aliran berubah beraturan merupakan aliran air bebas. (Harseno dan Jonas 2007). Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air setiap pori pada setiap penampang saluran, diperhitungkan terhadap dasar saluran. Energi spesifik menjadi pada saluran yang kemiringannya kecil dan alfa bernilai satu yaitu penjumlahan kedalaman aliran dengan velocity head. Nilai ini menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan tinggi kecepatan (Setiawan et al 2013). Konsep energi spesifik sangat berguna dalam
penyelesaian berbagai masalah dalam aliran saluran terbuka. Berdasarkan konsep tersebut besarnya nilai tinggi tekan total untuk saluran terbuka merupakan total energi (E) dalam kondisi kecepatan mendekati nol dan total energi mendekati nilai tinggi tekan total, untuk suatu harga E minimum pada H>0 kedalaman aliran menjadi suatu kedalaman kritis (Raju dan Ranga 1981). Data primer yang digunakan dalam praktikum ini adalah tinggi aliran awal 1.52 m, lebar dasar saluran 6.1 m, debit aliran 11.35 m3/det, koefisien manning saluran 0.025, kemiringan saluran atau slope 0.0016, nilai cotangen slope 2, energi spesifik awal 1.554 m, bilangan Froude 0.0004 dan interval kedalaman yang akan dievaluasi masing-masing -0.05, -0.02, dan -0.01 m. Hasil perhitungan menunjukkan nilai tinggi aliran, luas penampang aliran, parameter terbasahkan, jari-jari hidrolik, laju aliran, energi spesifik, bilangan Froude, tinggi penampang dan jarak backwater. Dengan interval -0.05 m, terdapat 10 tinggi aliran yang dievaluasi. Untuk tinggi aliran 1.52 m, energi spesifiknya 1.554 m, bilangan Froudenya 0.0004, dan jarak backwaternya 0 m. Nilai jarak backwater atau jarak aliran dari bendung semakin bertambah seiring berkurangnya tinggi aliran hingga pada kedalaman 1.07 m, jarak aliran dari bendung 538.061 m. Dengan interval -0.02, terdapat 25 variasi tinggi atau kedalaman aliran yang dievaluasi. Jarak aliran dari bendung pun bertambah seiring berkurangnya tinggi aliran hingga saat tinggi aliran 1.04 m, jarak aliran dari bendung adalah 699.91 m. Dengan interval -0.01, terdapat 50 variasi tinggi atau kedalaman aliran yang dievaluasi. Jarak aliran dari bendung pun bertambah seiring berkurangnya tinggi aliran hingga saat tinggi aliran 1.03 m, jarak aliran dari bendung adalah 851.0396 m. Berdasarkan data diatas, dengan berbagai variasi kedalaman dan interval kedalaman yang digunakan, dapat dinyatakan bahwa jarak aliran ke bendung pada suatu kedalaman tertentu semakin kecil maka semakin besar kedalamannya. Dengan kata lain, semakin mendekati bendung, maka aliran akan semakin dalam. Hasil perhitungan data tersebut selengkapnya dapat dilihat pada tabel 2, 3, dan 4. Fenomena pada aliran di bidang teknik sipil dan lingkungan yaitu peristiwa backwater pada air di saluran fluida seperti gorong-gorong dan saluran drainase. Fenomena aliran melalui saluran terbuka telah lama diketahui dan dimanfaatkan oleh manusia. Saat ini, fenomena aliran melalui saluran terbuka banyak dijumpai juga pada irigasi, turbin air, pertambangan, dan lain-lain. Karakteristik aliran fluida yang keluar melalui saluran terbuka mempunyai bentuk dan kecepatan yang berbeda untuk setiap perubahan tekanan dan kecepatan aliran. Aliran pada saluran terbuka mempunyai ciri atau karakteristik yang khas sepeti aliran yang seragam dan kedalaman yang berbeda pada interval jarak tertentu dalam debit yang sama. Kedalaman dan energi spesifik pada interval tertentu perlu diketahui untuk keperluan penyaluran air irigasi dan perencanaan bangunan hidrolik. (Tjandrapuspa dkk 2013). Tabel 1 Data primer perhitungan backwater. Y
Y0
B
Q
N
S
G
1.52
1.03
6.1
11.35
0.025
0.0016
2
Z -0.05
-0.02
-0.01
E(0)
F(0)
1.554
0.0004
Tabel 2 Hasil perhitungan untuk interval -0.05 m. No.
Y0
A
P
R
V
E(I)
F(I)
D
X(I)
1
1.52
13.8928
12.8976
1.0772
0.8170
1.5540
0.0004
0.0000
0.0000
2
1.47
13.2888
12.6740
1.0485
0.8541
1.5072
0.0004
39.1260
39.1260
3
1.42
12.6948
12.4504
1.0196
0.8941
1.4607
0.0005
40.6442
79.7702
4
1.37
12.1108
12.2268
0.9905
0.9372
1.4148
0.0006
42.6252
122.3954
5
1.32
11.5368
12.0032
0.9611
0.9838
1.3693
0.0006
45.2923
167.6877
6
1.27
10.9728
11.7796
0.9315
1.0344
1.3245
0.0007
49.0353
216.7230
7
1.22
10.4188
11.5560
0.9016
1.0894
1.2805
0.0009
54.6019
271.3249
8
1.17
9.8748
11.3324
0.8714
1.1494
1.2373
0.0010
63.6292
334.9542
9
1.12
9.3408
11.1088
0.8408
1.2151
1.1953
0.0012
80.5226
415.4767
10
1.07
8.8168
10.8852
0.8100
1.2873
1.1545
0.0014
122.5842
538.0610
Tabel 3 Hasil perhitungan untuk interval -0.02 m. No.
Y0
A
P
R
V
E(I)
F(I)
D
X(I)
1
1.52
13.8928
12.8976
1.0772
0.8170
1.5540
0.0004
0.0000
0.0000
2
1.5
13.6500
12.8082
1.0657
0.8315
1.5352
0.0004
15.4863
15.4863
3
1.48
13.4088
12.7188
1.0543
0.8465
1.5165
0.0004
15.6942
31.1805
4
1.46
13.1692
12.6293
1.0427
0.8619
1.4979
0.0004
15.9234
47.1039
5
1.44
12.9312
12.5399
1.0312
0.8777
1.4793
0.0005
16.1769
63.2808
6
1.42
12.6948
12.4504
1.0196
0.8941
1.4607
0.0005
16.4583
79.7392
7
1.4
12.4600
12.3610
1.0080
0.9109
1.4423
0.0005
16.7722
96.5114
8
1.38
12.2268
12.2715
0.9964
0.9283
1.4239
0.0005
17.1241
113.6354
9
1.36
11.9952
12.1821
0.9847
0.9462
1.4056
0.0006
17.5205
131.1560
10
1.34
11.7652
12.0927
0.9729
0.9647
1.3874
0.0006
17.9700
149.1259
11
1.32
11.5368
12.0032
0.9611
0.9838
1.3693
0.0006
18.4831
167.6090
12
1.3
11.3100
11.9138
0.9493
1.0035
1.3513
0.0007
19.0734
186.6824
13
1.28
11.0848
11.8243
0.9375
1.0239
1.3334
0.0007
19.7585
206.4409
14
1.26
10.8612
11.7349
0.9255
1.0450
1.3157
0.0008
20.5621
227.0030
15
1.24
10.6392
11.6454
0.9136
1.0668
1.2980
0.0008
21.5159
248.5189
16
1.22
10.4188
11.5560
0.9016
1.0894
1.2805
0.0009
22.6643
271.1832
17
1.2
10.2000
11.4666
0.8895
1.1127
1.2631
0.0009
24.0708
295.2540
18
1.18
9.9828
11.3771
0.8774
1.1370
1.2459
0.0010
25.8300
321.0839
19
1.16
9.7672
11.2877
0.8653
1.1621
1.2288
0.0010
28.0886
349.1725
20
1.14
9.5532
11.1982
0.8531
1.1881
1.2119
0.0011
31.0880
380.2606
21
1.12
9.3408
11.1088
0.8408
1.2151
1.1953
0.0012
35.2541
415.5147
22
1.1
9.1300
11.0193
0.8285
1.2432
1.1788
0.0012
41.4162
456.9309
23
1.08
8.9208
10.9299
0.8162
1.2723
1.1625
0.0013
51.4326
508.3635
24
1.06
8.7132
10.8405
0.8038
1.3026
1.1465
0.0014
70.5037
578.8671
25
1.04
8.5072
10.7510
0.7913
1.3342
1.1307
0.0015
120.8240
699.6911
Tabel 4 Hasil perhitungan untuk interval -0.01 m. No.
Y0
A
P
R
V
E(I)
F(I)
D
X(I)
1
1.52
13.8928
12.8976
1.0772
0.8170
1.5540
0.0004
0.0000
0.0000
2
1.51
13.7712
12.8529
1.0714
0.8242
1.5446
0.0004
7.7180
7.7180
3
1.5
13.6500
12.8082
1.0657
0.8315
1.5352
0.0004
7.7675
15.4855
4
1.49
13.5292
12.7635
1.0600
0.8389
1.5259
0.0004
7.8195
23.3050
5
1.48
13.4088
12.7188
1.0543
0.8465
1.5165
0.0004
7.8740
31.1790
6
1.47
13.2888
12.6740
1.0485
0.8541
1.5072
0.0004
7.9312
39.1102
7
1.46
13.1692
12.6293
1.0427
0.8619
1.4979
0.0004
7.9913
47.1015
8
1.45
13.0500
12.5846
1.0370
0.8697
1.4886
0.0005
8.0546
55.1562
9
1.44
12.9312
12.5399
1.0312
0.8777
1.4793
0.0005
8.1213
63.2774
10
1.43
12.8128
12.4952
1.0254
0.8858
1.4700
0.0005
8.1916
71.4690
11
1.42
12.6948
12.4504
1.0196
0.8941
1.4607
0.0005
8.2657
79.7347
12
1.41
12.5772
12.4057
1.0138
0.9024
1.4515
0.0005
8.3441
88.0788
13
1.4
12.4600
12.3610
1.0080
0.9109
1.4423
0.0005
8.4270
96.5058
14
1.39
12.3432
12.3163
1.0022
0.9195
1.4331
0.0005
8.5148
105.0206
15
1.38
12.2268
12.2715
0.9964
0.9283
1.4239
0.0005
8.6080
113.6286
16
1.37
12.1108
12.2268
0.9905
0.9372
1.4148
0.0006
8.7069
122.3356
17
1.36
11.9952
12.1821
0.9847
0.9462
1.4056
0.0006
8.8122
131.1478
18
1.35
11.8800
12.1374
0.9788
0.9554
1.3965
0.0006
8.9244
140.0722
19
1.34
11.7652
12.0927
0.9729
0.9647
1.3874
0.0006
9.0441
149.1163
20
1.33
11.6508
12.0479
0.9670
0.9742
1.3784
0.0006
9.1722
158.2885
21
1.32
11.5368
12.0032
0.9611
0.9838
1.3693
0.0006
9.3093
167.5978
22
1.31
11.4232
11.9585
0.9552
0.9936
1.3603
0.0007
9.4566
177.0544
23
1.3
11.3100
11.9138
0.9493
1.0035
1.3513
0.0007
9.6151
186.6694
24
1.29
11.1972
11.8691
0.9434
1.0136
1.3424
0.0007
9.7860
196.4554
25
1.28
11.0848
11.8243
0.9375
1.0239
1.3334
0.0007
9.9708
206.4262
26
1.27
10.9728
11.7796
0.9315
1.0344
1.3245
0.0007
10.1712
216.5973
27
1.26
10.8612
11.7349
0.9255
1.0450
1.3157
0.0008
10.3891
226.9864
28
1.25
10.7500
11.6902
0.9196
1.0558
1.3068
0.0008
10.6268
237.6132
29
1.24
10.6392
11.6454
0.9136
1.0668
1.2980
0.0008
10.8872
248.5004
30
1.23
10.5288
11.6007
0.9076
1.0780
1.2892
0.0008
11.1734
259.6738
31
1.22
10.4188
11.5560
0.9016
1.0894
1.2805
0.0009
11.4892
271.1630
32
1.21
10.3092
11.5113
0.8956
1.1010
1.2718
0.0009
11.8396
283.0026
33
1.2
10.2000
11.4666
0.8895
1.1127
1.2631
0.0009
12.2301
295.2327
34
1.19
10.0912
11.4218
0.8835
1.1247
1.2545
0.0009
12.6679
307.9006
35
1.18
9.9828
11.3771
0.8774
1.1370
1.2459
0.0010
13.1620
321.0626
36
1.17
9.8748
11.3324
0.8714
1.1494
1.2373
0.0010
13.7237
334.7863
37
1.16
9.7672
11.2877
0.8653
1.1621
1.2288
0.0010
14.3674
349.1537
38
1.15
9.6600
11.2430
0.8592
1.1749
1.2204
0.0011
15.1123
364.2660
Tabel 5 Hasil perhitungan untuk interval -0.01 m (lanjutan). No.
Y0
A
P
R
V
E(I)
F(I)
D
X(I)
39
1.14
9.5532
11.1982
0.8531
1.1881
1.2119
0.0011
15.9837
380.2497
40
1.13
9.4468
11.1535
0.8470
1.2015
1.2036
0.0011
17.0162
397.2658
41
1.12
9.3408
11.1088
0.8408
1.2151
1.1953
0.0012
18.2584
415.5242
42
1.11
9.2352
11.0641
0.8347
1.2290
1.1870
0.0012
19.7805
435.3047
43
1.1
9.1300
11.0193
0.8285
1.2432
1.1788
0.0012
21.6880
456.9927
44
1.09
9.0252
10.9746
0.8224
1.2576
1.1706
0.0013
24.1470
481.1396
45
1.08
8.9208
10.9299
0.8162
1.2723
1.1625
0.0013
27.4349
508.5745
46
1.07
8.8168
10.8852
0.8100
1.2873
1.1545
0.0014
32.0527
540.6272
47
1.06
8.7132
10.8405
0.8038
1.3026
1.1465
0.0014
39.0067
579.6339
48
1.05
8.6100
10.7957
0.7975
1.3182
1.1386
0.0015
50.6614
630.2953
49
1.04
8.5072
10.7510
0.7913
1.3342
1.1307
0.0015
74.1947
704.4900
50
1.03
8.4048
10.7063
0.7850
1.3504
1.1229
0.0016
146.5496
851.0396
SIMPULAN Backwater terjadi apabila permukaan air dihilir lebih tinggi daripada kedalaman normal. Kurva backwater akan timbul bila ada hambatan aliran oleh pembendungan. Hasil praktikum ini menunjukkan bahwa untuk tinggi aliran 1.52 maka jarak aliran dari bendung adalah 0 m, saat tinggi aliran 1.07 m, jarak aliran dari bendung 538.061 m, saat tinggi aliran 1.04 m, jarak aliran dari bendung adalah 699.91 m, dan saat tinggi aliran 1.03 m, jarak aliran dari bendung adalah 851.0396 m. Berdasarkan data diatas, dengan berbagai variasi kedalaman dan interval kedalaman yang digunakan, dapat dinyatakan bahwa semakin mendekati bendung, maka aliran akan semakin dalam. Saran Praktikum berjalan dengan aman dan tertib. Hanya terkendala di bagian tabel excel karena ada data yang tertutupi tabel. Sebaiknya dalam praktikum harus lebih teliti lagi. Sebaiknya juga, sebagai calon insinyur sipil harus menguasai perhitungan backwater dalam saluran terutama sungai untuk menganalisis luapan yang mungkin bisa menyebabkan bencana bagi masyarakat. Daftar Pustaka Galih I. 2010. Konsep penanganan alur di belokan dalam rangka pengelolaan sungai di Sulawesi Tengah. Jurnal Media Litbang Sulteng 3(1) : 1 – 5. Harseno E, Jonas S. 2007. Studi Experimental aliran berubah beraturan pada saluran terbuka bentuk prismatis. Majalah Ilmiah UKRIM 2(21) : 1-26. Potter M, Wiggert C. 1997. Mechanics of Fluids. New Jersey (US) : Prentice Hall. Raju, Ranga K. 1981. Aliran Melalui Saluran Terbuka. Jakarta (ID): Erlangga. Setiawan I, Suyanto, Solichin. 2013. Pengaruh variasi kemiringan pada hulu bendung dan penggunaan kolam olak tipe slotted roller bucket modification terhadap loncatan air dan gerusan setempat. Jurnal Matrix Teknik Sipil 1(3): 199-206. Tjandrapuspa K, Adelia, Santoso H. 2013 Apllkasi perhitungan profil allran dengan metode integrasi grafis dan tahapan langsung pada saluran berpenampang trapesium. Jurnal Teknik Sipil. 1(9) : 100-109.
LAMPIRAN Lampiran 1 Daftar coding perhitungan backwater pada program : (a) Visual Basic dan (b),(c),(d),(e) lanjutan Visual Basic.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Lampiran 2 Format tabel perhitungan backwater pada program Visual Basic.
